摘要：模（mó）具材料（liào）的性能和熱處理工藝對模具壽（shòu）命有著決定（dìng）性的（de）影響。本文具體分析了模具材料的性能、種類及特性，介（jiè）紹了模具選材的（de）具體原則。

關鍵詞：衝壓模具鋼；性能分析；選材

模具（jù）材（cái）料是模具製造業的基礎，它的研（yán）究開發帶動工業（yè）產品向高級化、個體化、高附加值化（huà）的方向發展。在衝壓模具失效（xiào）的諸多因素中，材料已成為影響其壽命的最主要因素。因此，在設計模具時，恰當選擇模具材料，是保證模具（jù）生（shēng）產（chǎn）既經濟合理又安全可靠的關鍵因素。

1.衝壓模具材料的性能要求

1.1對模具材料的使用（yòng）性能要求

（1） 強度和硬度。強度是指材料承受載荷後抵抗發生（shēng）斷裂或超過（guò）容（róng）許限度的殘餘變形的能力，是衡量材料本（běn）身承載能力、抵抗失效能力的重要指標（biāo），可通過熱處理方法提高模具鋼的強度。材料局部（bù）抵抗硬物壓人（rén）其表麵的能力稱為硬（yìng）度，主要包括劃痕硬度，壓人硬度和回跳硬度。通常，對於小型簡單產（chǎn）品的（de）模芯硬度控製在（zài）HRC50一52，對於（yú）大型模具或複雜模具，模芯的硬度（dù）控（kòng）製在HRC46一48。

（2） 耐磨性和抗粘咬（yǎo）性。模（mó）具的磨損主（zhǔ）要有機械磨損、氧化磨損和熔融磨損。模具（jù）在工作時，承受大的壓應力和強烈摩擦（cā）力，為減小機械磨損，就要保證材料中碳化（huà）物或（huò）其他硬度相的組成、形貌和分布比較合理。對於（yú）重載、高速（sù）磨損條件下服役的模（mó）具，為防止形成金屬瘤，要求（qiú）模具鋼（gāng）表麵能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，減（jiǎn）少模具和製件產生粘咬、焊合（hé）等氧化磨損和熔融磨損。

（1） 韌性。韌（rèn）性是指（zhǐ）當模具鋼承受應力時對折斷的抵抗，其定義為材料在破裂前所能吸收的能量與體積的比值。模具在工作時承受一定（dìng）的衝擊載荷，可能會造（zào）成模具成形零件的斷裂、變形等破壞。

（2） 抗疲勞性。抗疲勞性（xìng）是反映材料在交變載荷作（zuò）用下抵抗疲勞（láo）破壞的性能指標，主要包括疲勞強度疲勞裂紋萌生力、疲勞裂（liè）紋擴展抗力、小能量多衝抗力等（děng）。導致模具疲勞的因素有：鋼中帶狀和網狀碳化物粗大晶粒；模（mó）具（jù）表麵有微小刀痕、凹槽及截麵尺寸變化（huà）過大和（hé）表麵脫碳等。

1.2對模具材料的工藝（yì）性能要求（qiú）

（1） 鍛造性能。鍛造能減少模（mó）具材料的機械加工餘（yú）量，改善材料的內部缺陷，如碳化物偏析、減少有害物（wù）質、改善鋼的組織狀態等。對鍛造性能的要求是：熱鍛（duàn）變形抗力低、塑性好、鍛造溫度範圍寬，鍛裂、冷裂及網狀碳（tàn）化物的傾向性小。

（2） 機械加工性能。冷衝壓模具鋼主要屬於過共（gòng）析鋼和萊氏（shì）體鋼，大多加工性能較差。為獲得良好的切削加工性，需要正確選擇熱處理方法。

（3） 熱處理性能。熱處理工藝性能主要包括：淬透性（xìng），淬硬性，耐回火性，過熱敏感（gǎn）性（xìng），氧化脫碳傾向，淬火變形和開裂傾向等。熱處（chù）理工藝的好壞，對模具質量（liàng）影響較（jiào）大。一般要求有較大的淬硬性和淬透性，淬火溫度範圍寬，過熱敏（mǐn）感性小，脫碳敏（mǐn）感性低，淬火、回火後的變形（xíng）程度小。

2.衝壓模具（jù）材料的種類與特性（xìng）

2.1碳素工具鋼

碳素工具鋼中碳的質量分數在（0· 6一（yī）1.3）％範圍內，優點是原料來（lái）源方便，加工性能良好，淬火溫度低，熱處理後（hòu）具有較高的表（biǎo）麵硬度（dù）和較好的耐磨性。缺點是淬透性低，淬火溫度範圍窄，淬火變形大，較大的模具（jù）不（bú）能淬透，而（ér）且表麵淬硬層和中（zhōng）心部分之問的硬度值相差很大，容易使模具在淬火時開裂。

2.2高碳低合金鋼

高碳低合金鋼中（zhōng）碳的質量分（fèn）數一般都較高（0·6％），是在碳素工具鋼的基礎上（shàng）加人適量的cr、 Ni、MO、Ti、w、v、Si、Mn等合金元素冶（yě）煉而成（chéng）。合金元素的加（jiā）人提高了過冷奧氏體的穩定性、淬透性，降低了（le）淬火冷卻速度，減少了淬火（huǒ）熱應（yīng）力和組織應力，減弱了淬（cuì）火變形及開裂傾向，被廣泛用來製作形狀複雜、截麵較大、承受負荷較大、變（biàn）形較（jiào）小的中、小型冷（lěng）作模具。

2.3高碳高鉻冷作模具（jù）鋼

高碳高鉻（gè）冷作模具鋼是（shì）一種高合金鋼，具有高強度（dù）、高硬度、高耐磨性、易淬（cuì）透（tòu）、穩（wěn）定性高、抗壓強度高及淬火（huǒ）變形小等優（yōu）點。這類鋼部分是萊（lái）氏體鋼，淬火後有大量共晶碳化物存（cún）在，同（tóng）時含有大量殘留奧氏體，熱處理後變（biàn）形小，耐磨性（xìng）高，載荷力大（dà），但是由於高碳（tàn）高（gāo）鉻萊氏體鋼中有大量共晶碳化物不均勻分布，因此該類鋼韌（rèn）性較差，易出現崩裂現象，主要用於製造在高（gāo）耐磨（mó）、微變形、高負荷條（tiáo）件下工作的冷作模（mó）具

2.4無磁（cí）模具鋼

無（wú）磁（cí）模具鋼包括奧氏體不鏽（xiù）鋼和高錳係奧氏體，在加（jiā）熱和冷卻過（guò）程中無相變，始（shǐ）終保持奧氏體組織。由於高錳鋼的冷作硬化現象，切削加工較（jiào）困難，必須進行適當的固溶和時效處（chù）理。主要適（shì）於製造無磁模具，無磁軸承及其它要求在強磁（cí）場中不產生磁感應的結構零件。

2.5硬質合金（jīn）和鋼結（jié）硬質合金

鋼結硬質合金是以難熔金屬碳化物為硬質相，以合金為粘結劑，用粉末冶金方法生產（chǎn）的一種新型模具（jù）材（cái）料，性能介於高速鋼和硬質合金之間。鋼結硬質合金（jīn）在冷衝（chōng）模，冷擠壓模，整形模，冷墩模上得到（dào）較廣泛的應用。常用衝壓模具鋼如表1所示，常用冷衝壓（yā）模具鋼分類如表2所示。

3.模具材料的選用原（yuán）則

模具材料的選擇應（yīng）根據模具的生產條件和工作條件的需（xū）要，結合材（cái）料的基本（běn）性能和相關因素，選擇（zé）適合產品需（xū）要、經濟上合（hé）理、技術上先進的材料（liào）。選材的基本原則如下：

（1） 根據模具種類及（jí）其工作條件，選（xuǎn）用材料要滿足使用性能和工藝性能要求。

（2） 根據衝壓工件（jiàn）材料和生產批量選用模具（jù）材料。

（3） 應具有良（liáng）好的（de）加工工藝性能，滿足鍛造、切削

來源：鍛壓裝備與製造技術

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