模具材料选用、热处理与使用寿命

徐芝化（郴州职业技术学院机械与汽车工程系,湖南 郴州 423000）

模具材料选用、热处理与使用寿命

徐芝化
（郴州职业技术学院机械与汽车工程系,湖南 郴州 423000）

如今，模具应用到很多领域中，很多教工工艺都离不开模具的使用。然而，模具的使用具有一定的周期，且有很多的影响因素，如模具用钢状况、工艺流程等。加强对模具各方面性能和使用等的研究十分必要。本研究通过对模具材料选用、热处理与使用寿命的探究，分析其分类和影响模具使用寿命的因素，掌握不同状态下的模具选择方法，以更好地将模具应用到加工工艺中。

模具；材料选用；热处理；使用寿命

0 前言

随着经济社会的进步，人们对加工工艺的要求越来越高，所以加强了对工艺的管理。模具是加工过程中必要的材料，受到各行各业的广泛关注。模具利用成型的工具生产各种类型的零件，保证能够满足加工需要。模具的材料选择、热处理很大程度上影响使用寿命。只有提高模具加工水平，才能实现工艺技术的提高，促进工艺加工行业的发展。

1 模具概述

1.1 模具介绍

模具主要利用成型的工具生产各种类型的零件，以保证能够满足加工需要。在工业生产中，主要利用挤压、吹塑、压铸等方式制造出需要产品的模子与工具[1]。换言之模具是为产品成型服务的工具。模具广泛应用在冲裁、加压、冶金、陶瓷、橡胶等材料的成形加工中，其具有独特的轮廓或内腔形状，采用具备刃口的轮廓则能够将坯料依照轮廓线的外形冲裁。利用内腔型能够使得坯料获得相应的立体形状。

1.2 模具分类

如今我国模具的含量主要为高合金刚和合金钢，多数质量良好，可以生产质量极高的钢材料。因为模具钢的含量有差异，导致其呈现出的机械性能同样存在差异。同一元素的模具钢，其热处理条件不同，由此导致具备不同的金属结构。通常，模具主要分为三种类型：热作、冷作和塑料模具钢。我国模具利用钢材料大体形成了一个体系，不同种类的模具钢、钢结硬质合金等材料接近80种，如：TiC基、TiN基、WC%26mdash、T10A、Cr8、9CrWMn、4Cr5MoSiVNi（H13）等等[2]。塑性成形工艺中，模具所占的地位非常重要。模具的使用寿命直接影响着工程造价。因此对模具材料、构成、形态等应加以重视。

2 影响模具使用寿命的主要因素

2.1 结构设计

模具结构的不科学设计是导致其性能消失与热处理形变发生的重要原因。因此模具的机构设计最好应控制锋利的圆状角与过大的截面积不要发生改变。锋利的圆状角带来的应力通常会高到预估应力值的几倍之多。而在材料的构成标准中，这种比较锋利的角不被允许去除时，需要将大体组成变化为组合形式的加工或者将尖锐的圆角放在热处理进行后，这在很大程度上能够保证避结构设计中的误差。同时，截面的大小均匀与否能够保障模具形变和裂缝。同样的状况下，多数形状复杂且常发生裂缝的模具需要利用组合式，防止过度对模具寿命产生的不必要的影响。

2.2 模具材料的选择

模具材料对模具使用寿命的影响比较明显，主要体现在模具材料的选择、材料质量、使用科学与否等方面。所以在对材料的选择上，需要参考模具自身的功能与功效。冷模具的硬度、抗磨性能、弹性等是重要的考量因素，在模具的出现失效时，通常为脆性开裂的问题[3]。此时，应选择较硬且具有韧性的材料或者生产科学的热处理工艺，以此完善钢的韧性。或可以依照现实状况选择硬度大和韧性高的高级合金钢。通过对耐磨性和韧性的考量，能够更好地选择钢材料。如其除耐磨性外其他性能都比较优质，则可以对表面进行改良和处理，以提高耐磨性。在选择所料模具钢时，应注意在面对温度变化时的性能变化，并且加强对加工性能与镜面度的考量。

2.3 热处理的影响

致使模具失效的大部分原因是不科学的热处理。热处理技术不合理与质量不符合标准规定都能够对模具使用周期带来巨大影响。据调查显示，超过65%以上的模具失效是由热处理方法错误造成的。由此可知，科学标准地进行热处理对模具的使用寿命至关重要。而如热处理不科学则会为模具使用带来严重后果，造成极大的危害。一般来说，热处理共有以下几种表现形式：

（1）淬火过热。淬火过热会造成晶粒体积变大，导致其韧度和承受能力减弱，并且造成模具开裂；

（2）外表脱碳。通常模具需要经过淬火和高温进行加工，此时如若没有完善的预防措施，则会使得其外表出现脱碳现象。一旦脱碳现象长时间未被发现或处理，则会减弱模具的耐磨性能，导致使用寿命减少；

（3）淬火开裂。裂纹在模具被淬火过程中比较常见。而模具的使用寿命则受到裂纹的影响，严重者会导致早期开裂，无法保证模具的顺利应用；

（4）不完全回火。基于各种因素，模具回火时会出现失误，发生不完全回火现象。其会使得淬火余力仍旧留存在模具里面，降低韧度，出现严重的裂纹，导致无法正常工作。

3 结论

大多数工艺加工都需要利用模具，因此其使用寿命至关重要。通过对模具的深入了解，研究影响使用寿命的因素，通过对模具的材料选择、结构设计、热处理的研究和分析，掌握模具选择的规律和方法，保证科学合理地进行模具材料选择，并按照生产标准对材料进行热加工，延长模具的使用寿命，保证生产的顺利进行，创造更多的经济和社会效益。

[1]关琳.针对模具材料选用、热处理与使用寿命的探究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2014,11(12)：145-150.

[2]胥永林.浅谈冷挤压模具制造技术的工艺分析和材料选用[J].塑料制造,2013,02（11）：260-262.

[3]马中全,王良,李明弟,等.粉末冶金热作模具材料的热处理工艺[J].实验室研究与探索，2010，07(03)：347-349.