(17)耐磨性:决定模具使用寿命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当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦状况下仍保持其尺寸精度。模具的磨损形式主要有机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要钢中碳化物或其他硬化相的组 成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密、黏附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。
耐磨性可采用模拟的试验方法,测出相对的耐磨指数e,作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命,反映各种钢的耐磨水平;试验是以Crl2MoV钢为基准(e=l)进行对比,反映工模具钢在磨粒磨损条件下的耐磨性水平。
(18)抗热疲劳能力及断裂韧性:热疲劳抗力表征了材料热疲劳裂纹萌生前的工作寿命和萌生后的扩展速率。热疲劳抗力通常以20~750℃条件下反复加热冷却时,所发生裂纹的循环次数或当循环一定次数后测定裂纹长度来确定。热疲劳抗力高的材料不易发生热疲劳裂纹,或当裂纹萌生后,扩展量小、扩展缓慢。断裂韧性则表征了裂纹失稳 扩展抗力,断裂韧性高,则裂纹不易发生失稳扩展。
除常规力学性能如冲击韧性、抗压强度、抗弯强度等一次性断裂抗力指标外,小能量多次冲击断裂抗力更符合冷作模具实际使用状态性能,作为模具材料的性能指标还包括抗压疲劳强度、接触疲劳强度等。这种疲劳断裂抗力指标是由在一定循环应力下测得的断裂循环次数,或在一定循环次数下导致断裂的载荷来表征的,是否把断裂韧性作为冷作模具材料的一项重要性能指标,尚待研究和探讨。热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外,还受到高温及周期性的急冷急热的作用,因此,评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标,它包括抗热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。
抗热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命,抗热疲劳性能高的材料,萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多;机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后,在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时,每一应力循环的扩展量;断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料,其裂纹如要发生失稳扩展,必须在裂纹高端具有足够高的应力强度因子,也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下,在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹,如果模具材料的断裂韧性值较高,则裂纹必须扩展得更深,才能发生失稳扩展。
因此,抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命;而机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性,可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此,热作模具如要获得高的寿命,模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的机械疲劳裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。
抗热疲劳性能的指标既可以用萌生热疲劳裂纹的热循环次数表示,也可以用经过一定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来衡量。