本篇文章給大家談談模具鋼屈服強度，以及鋼材的實際屈服強度超過其標準值下限是好事還是壞事對應的知識點，希望對各位有所幫助。

模具失效的特點???

模具失效

冷熱模具在服役中失效的基本形式可分為：塑性變形；磨損；疲勞；斷裂。

(1)塑性變形。

塑性變形即承受負荷大于屈服強度而產生的變形。如凹模出現型腔塌陷、型孔擴大、棱角倒塌陷以及凸模出現鐓粗、縱向彎曲等。尤其熱作模具，其工作表面與高溫材料接觸，使型腔表面溫度往往超過熱作模具鋼的回火溫度，型槽內壁由于軟化而被壓塌或壓堆。低淬透性的鋼種用作冷鐓模時，模具在淬火加熱后，對內孔進行噴水冷卻產生一個硬化層。模具在使用時，如冷鐓力過大，硬化層下面的基底抗壓屈服強度不高，模具孔腔便被壓塌。模具鋼的屈服強度一般隨碳(c)的含量從某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情況下，不同化學成分的鋼具有的抗壓強度不同，當鋼硬度為63HRC時，下列4種鋼的抗屈服強度由高到低依次順序為：W18Cr4VCr12Cr6WV5CrNiW。

(2)磨損失效。

磨損失效是指刃門鈍化、棱角變圓、平面下陷、表面溝痕、剝落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金屬)。另外，凸模在工作中，由于潤滑劑燃燒后轉化為高壓氣體，對凸模表面進行劇烈沖刷，形成氣蝕。

冷沖時，如果負荷不大，磨損類型主要為氧化，磨損也可為某種程度的咬合磨損，當刃口部分變鈍或沖壓負荷較大時，咬合磨損的情況會變得嚴重，而使磨損加快，模具鋼的耐磨性不僅取決于其硬度，還決定于碳化物的性質、大小、分布和數量，在模具鋼中，目前高速鋼和高鉻鋼的耐磨性較高。但在鋼中存在有嚴重的碳化物偏析或大顆粒的碳化物情況下，這些碳化物易剝落，而引起磨粒磨損，使磨損加快。較輕冷作模具鋼(薄板沖裁、拉伸、彎曲等)的沖擊，載荷不大，主要為靜磨損。在靜磨損條件下，模具鋼的含碳量多，耐磨性就大。在沖擊磨損條件下(如冷鐓、冷擠、熱鍛等)，模具鋼中過多的碳化物無助于提高耐磨性，反而因沖擊磨粒磨損，而降低耐磨性。

研究表明，在沖擊磨粒磨損條件下，模具鋼含碳量以O.6％為上限，冷鐓模在沖擊載荷條件下工作，如模具鋼中碳化物過多，容易固沖擊磨損而山現表面剝落。這些剝落的硬粒子將成為磨粒，加快磨損速度。熱作模具的型腔表面，由于高溫軟化而使耐磨性降低，此外，氧化鐵皮也起到磨料的作用，同時還有高溫氧化腐蝕作用。

(3)疲勞失效。

疲勞失效的特征：模具某些部位經過一定的服役期，萌生了細小的裂紋，并逐漸向縱深擴展，擴展到一定尺寸時，嚴重削弱模具的承載能力而引起斷裂。疲勞裂紋萌生于應力較大部位，特別是應力集中部位(尺寸過渡、缺口、刀痕、磨損裂紋等處)，疲勞斷裂時斷門分兩部分，一部分為疲勞裂紋發展形成的疲勞處破裂斷面，呈現貝殼狀，疲勞源位于貝殼頂點。另一部分為突然斷裂，呈現不平整粗糙斷面。

使模具發生疲勞損傷的根本原因為特環載荷，凡可促使表面拉應力增大的因素均能加速疲勞裂紋的萌生。

冷作模具在高硬狀態下工作時，模具鋼具有很高的屈服強度和很低的斷裂韌性。高的屈服強度有利于推遲疲勞裂紋的產生，但低的斷裂韌性使疲勞裂紋的擴展速率加快和臨界長度減小，使疲勞裂紋擴展循環數大大縮短，因此，冷作模具疲勞壽命主要取決于疲勞裂紋萌生時間。

熱作模具一般在中等或較低的硬度狀態下服役，模具斷裂韌性比冷作模具高得多，因此，在熱作模具中，疲勞裂紋的擴展速度低于冷作模具，臨界長度大于冷作模，熱作模具疲勞裂紋的亞臨界擴展周期較冷作模長得多，但熱作模具表面受急冷，急熱很易萌生冷熱疲勞裂紋，熱作模具的疲勞裂紋萌生時間比冷作模短得多，因此，許多熱作模其疲勞斷裂壽命主要取決于疲勞裂紋擴展的時間。

(4)斷裂失效。

斷裂失效常見形式有：崩刃、腡齒、劈裂、折斷、脹裂等，不同模具斷裂的驅動力不同。冷作模具、所受的主要為機械作用力(沖壓力)。熱作模所受除機械力外，還有熱應力和組織應力，有許多熱作模具的工作溫度較高，又采用強制冷卻，其內應力可遠遠超過機械應力，因此，許多熱作模的斷裂主要與內應力過大有關。

模具斷裂過程有兩種：一次性斷裂和疲勞斷裂。一次性斷裂為模具有時在沖壓時突然斷裂，裂紋一旦萌生，后即失穩、擴展。它的主要原因為嚴重超載或模具材料嚴重脆化(如過熱、回火不足、嚴重應力集十及嚴重的冶金缺陷等)。

3 模具失效原因及預防措施

(1)結構設計不合理引起失效。

尖銳轉角(此處應力集中高于平均應力十倍以上)和過大的截面變化造成應力集中，常常成為許多模具早期失效的根源。并且在熱處理淬火過程中，尖銳轉角引起殘余拉應力，縮短模具壽命。

預防措施：凸模各部的過渡應平緩圓滑，任何役小的刀痕都會引起強烈的應力集中，其直徑與長度應符合—定要求。

(2)模具材料質量差引起的失效。

模具材料內部缺陷，如疏松、縮孔、夾雜成份偏析、碳化物分布不均、原表面缺陷(如氧化、脫碳、折疊、疤痕等)影響鋼材性能，

a．夾雜物過多引起失效。

鋼中存在夾雜物足模具內部產生裂紋的根源，尤其是脆性氧化物和硅酸鹽等，在熱壓力加工中不發生塑性變形，只會引起脆性的破裂而形成微裂紋。在以后的熱處理和使用中訪裂紋進一步擴展，而引起模具的開裂。此外，在磨削中，由于大顆粒夾雜物剝落造成表面孔洞。

b．表面脫碳引起失效。

模具鋼在熱壓力加工和退火時，常常由于加熱溫度過高，保溫時間過長，而造成鋼材表面脫碳，嚴重脫碳的鋼材在機械加工后，有時仍殘留有脫碳層，這樣在淬火時，由于內外層組織的不同(表面脫碳層為鐵索體，內部為珠光體)造成組織轉變不一致，而產生裂紋。

c．碳化物分布不勻，引起失效。

Crl2、Cr112MoV等模具鋼含碳量和合金元素較高，形成了許多共晶碳化物，這些碳化物在鍛造比較小時，易呈現帶狀和網狀偏析，導致淬火時常出現沿帶狀碳化物分布的裂紋，模具在使用中裂紋進一步擴展，而造成模具開裂失效。

預防措施：鋼在緞軋時，模具應反復多方向鍛造，從而鋼中的共晶碳化物擊碎得更細小均勻，保證鋼碳化物不均勻度級別要求。

(3)模具的機加上不當。

a 切削中的刀痕：模具的型腔部位或凸模的圓角部位在機加工中，常常因進刀太探而使局部留下刀痕，造成嚴重應力集中，當進行淬火處理時，應山集中部位極易產生微裂紋。

預防措施：在零件粗加工的最后一道切削中，應盡量減少進刀量，提高模具表面光潔度。

b 電加工引起失效。模具在進行電加工時，由于放電產生大量的熱，將使模具被加工部位加熱到很高溫度，使組織發生變化，形成所謂的電加工異常層，在異常層表面由于高溫發生熔融，然后很快地凝固，該層在顯微鏡下呈白色，內部有許多微細的裂紋，白色層下的區域發生淬火，叫淬火層，再往里由于熱影響減弱，溫度不高，只發生回火，稱回火層。測定斷面硬度分布：熔融再凝固層，硬度很高，達610~740HRC，厚度為30m，淬火層硬度400~500HRC，厚為20m。回火屬高溫回火，組織較軟，硬度為380—400HRC，厚為10m。

預防措施：①用機械方法去除開常層中的再凝固層，尤其是微觀裂紋；②在電加工后進行一次低溫回火，使異常層穩定化，以防微裂紋擴展。

c磨削加工造成失效。模具型腔面進行磨削加工時，由于磨削速度過大，砂輪粒度過細或冷卻條件差等因素影響，均會導致磨削表曲過熱或引起表面軟化，硬度降低，使模具在使用中因磨損嚴重，或熱應力而產生 磨削裂紋，導致早期失效。

預防措施：①采用切削力強的粗砂輪或粘結性差的砂輪；②減少工件進給量；③選用合適的冷卻劑；④磨削加工后采用250~350℃回火，以除磨削應力。

(4)模具熱處理工藝不合適。

加熱溫度的高低、保溫時間長短、冷卻速度快慢等熱處理工藝參數選擇不當，都將成為模具失效因素。

a．加熱速度：模具鋼中含有較多的碳和合命元素，導熱性差，因此，加熱速度不能太快，應緩慢進行，防止模具發生變形和開裂。在空氣爐中加熱淬火時，為防止氧化和脫碳，采用裝箱保護加熱，此時升溫速度不宜過快，而透熱也應較慢。這樣，不會產生大的熱應力，比較安全。若模具加熱速度快，透熱快，模具內外產生很大的熱應力。如果控制不當，很容易產生變形或裂紋，必須采用預熱或減慢升溫加速度來預防。

b．氧化和脫碳的影響。模具淬火是在高溫度下進行的，如不嚴格控制，表曲很易氧化和脫碳。另外，模具表面脫碳后，由于內外層組織差異、冷卻中出現較大的組織應力、導致淬火裂紋。

預防措施：可采用裝箱保護處理，箱內填充防氧化和脫碳的填充材料。

(1)冷卻條件的影響。

不同模具材料，據所要求的組織狀態、冷卻速度是不同的。對高合金鋼，由于含較多合金元素，淬透性較高，可以采用油冷、空冷甚至等溫淬火和等級淬火等熱處理工藝。

SCm430是什么模具鋼

SCM430是日本牌號，對應牌號30CrMo。

用途：這種鋼通常是在調質狀態下使用，在中型機械制造業中主要用于制造截面較大、在高應力條件下工作的調質零件，如軸、主軸以及受高負荷的操縱輪、螺栓、雙頭螺栓、齒輪等；

在化工工業中用來制造焊接零件、板材與管材構成的焊接結構和在含有氮氫介質中工作的溫度不超過250℃的高壓導管；

在汽輪機、鍋爐制造業中用于制造 450℃以下工作的緊固件、500℃以下受高壓的法蘭和螺母，尤其適于制造300大氣壓、400℃以下工作的導管。

718模具鋼的材料性能

(試樣硬度 340HBW, 在室溫及高溫條件下)

1) 溫度 20C/200C/400C, 密度 7. 8g/cm/7.75g/cm/7. 7g/cm。

2) 溫度 20~200C/20 ~400C, 線脹系數: 12.6 10K/13.510K。

3) 溫度20C/200C/400C,熱導率29.0W(mK)/29.5W(mK)/31.0W(mK)

4) 溫度 20C/200C/400C, 彈性模量:205000MPa/200000MPa/185000MPa (試樣硬度 340HBW)

1) 溫度 20C/200C/400C, 抗拉強度1100MPa/1050MP8/850MPa。

2) 溫度 20C/200C/400C, 條件屈服強度980MPa/925MPa/770MPa。

3) 溫度 20C/200C/400C, 斷面收縮率49%/51%/52%

4) 溫度 20C/200C/400C, 伸長率 13%/14%/16%

5) 溫度20C/200C/400C,沖擊韌度 (≥) 20J/cm/32J/cm/42J/cm

模具鋼的性能要求

1. 強度性能

（1）硬度硬度是模具鋼的主要技術指標，模具在高應力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。對于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。

（2）紅硬性 在高溫狀態下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學成分和熱處理工藝。

（3）抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經常受到強度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下，進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近于模具的實際工作條件（例如，所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現出來的變形抗力較為吻合）。抗彎試驗的另一個優點是應變量的絕對值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態下變形抗力的差別。

2. 韌性

在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。

模具鋼的化學成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強度和韌性達到最佳的配合。

沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗技術正在被采用。

3. 耐磨性

決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當大的壓應力和摩擦力，要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤滑作用，減少模具和工件之間產生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。

耐磨性可用模擬的試驗方法，測出相對的耐磨指數，作為表征不同化學成分及組織狀態下的耐磨性水平的參數。以呈現規定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗是以Cr12MoV鋼為基準進行對比。

4. 抗熱疲勞能力

熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標，它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。

熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環次數較多；機械疲勞裂紋擴展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內部擴展時，每一應力循環的擴展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發生失穩擴展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發生失穩擴展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恒定的前提下，在一種模具中已經存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴展得更深，才能發生失穩擴展。

也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴展速率和斷裂韌性，可以決定當裂紋萌生后發生亞臨界擴展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。

抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環數，也可以用經過一定的熱循環后所出現的疲勞裂紋的條數及平均的深度或長度來衡量。

5. 咬合抗力

咬合抗力實際就是發生“冷焊”時的抵抗力。該性能對于模具材料較為重要。試驗時通常在干摩擦條件下，把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進行恒速對偶摩擦運動，以一定的速度逐漸增大載荷，此時，轉矩也相應增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標志著咬合抗力愈強。

P20模具鋼抗拉強度是多少

P20模具鋼材出廠一般已預先硬化處理至285-330HB（30-36HRC），與瑞典618德國1.2311狀態相當，可直接用于制模加工，并具有尺寸穩定性好的特點，預硬鋼材才可滿足一般用途需求，模具壽命可達50W模次左右，進口P20性能更好一些。

P20的力學性能如下:

硬度30HRC；

抗拉強度b=1250MPa；

屈服強度0.2=?1140MPa；

伸長率5=?14%；

斷面收縮率=?4.58%?,

沖韌性值k=?11.5J?/?cm#178;

關于模具鋼屈服強度和鋼材的實際屈服強度超過其標準值下限是好事還是壞事的介紹到此就結束了，記得收藏關注本站。