《模具材料及处理技术》第二单元 模具材料概述（2/2）

目录 24模具材料的性能要求 25模具材料的选用原则 2.6模具材料的应用

目录 • 2.4 模具材料的性能要求 • 2.5 模具材料的选用原则 • 2.6 模具材料的应用

24模具材料的性能要求 模具材料的性能要求: 各种模具在服役过程中都要承受一定的机械 负荷,有的还要承受热负荷和环境介质的作 用。在这些因素的作用下,经过一定的周次, 模具可能会发生失效:

2.4 模具材料的性能要求 一、模具材料的性能要求： 各种模具在服役过程中都要承受一定的机械 负荷，有的还要承受热负荷和环境介质的作 用。在这些因素的作用下，经过一定的周次， 模具可能会发生失效：

模具失效的形式 过量弹性变形失效 过量变形失效 过量塑性变形失效 蠕变超限 失 韧性断裂蠕变断裂 效丫断裂失效了脆性断裂 应力腐蚀断裂 疲劳断裂 表面磨损失效 表面损伤失效表面腐蚀失效 接触疲劳失效

模具失效的形式 失 效 过量变形失效 断裂失效 表面损伤失效 过量弹性变形失效 过量塑性变形失效 蠕变超限 韧性断裂 脆性断裂 疲劳断裂 蠕变断裂 应力腐蚀断裂 表面磨损失效 表面腐蚀失效 接触疲劳失效

力学性能 使用性能物理性能:材科的固有属性 化学性能:材料抵抗周围介质侵略的能力 材料的性能 铸造性能 锻造性能 工艺性能{焊接性能 切削加工性能 热处理性能 )模具材料使用性能要求

• 材料的性能 使用性能 工艺性能 力学性能 化学性能：材料抵抗周围介质侵略的能力 物理性能：材料的固有属性 铸造性能 锻造性能 焊接性能 切削加工性能 热处理性能 一）模具材料使用性能要求

·任何模具都是用一定的材料制造的,模具的失效实质上 就是在特定的负荷作用下,具有特定形状的模具材料的 失效 ·材料对某种失效的抵抗能力(简称失效抗力),可用 材料的某些性能指标来衡量。这些性能指标又称抗力 指标 (一)材料抵抗过量变形失效的性能指标 1、材料抵抗弹性变形的性能指标 弹性变形的性能指标: 弹性模量E切变模量G 2、材料抵抗塑性变形的性能指标 材料抵抗塑性变形的性能指标: 屈服点(屈服强度)σs硬度(包括高温下的硬度)

• 任何模具都是用一定的材料制造的，模具的失效实质上 就是在特定的负荷作用下，具有特定形状的模具材料的 失效。 • 材料对某种失效的抵抗能力（简称失效抗力），可用 材料的某些性能指标来衡量。这些性能指标又称抗力 指标。 （一）材料抵抗过量变形失效的性能指标 1、材料抵抗弹性变形的性能指标 • 弹性变形的性能指标： 弹性模量E 切变模量G 2、材料抵抗塑性变形的性能指标 • 材料抵抗塑性变形的性能指标： 屈服点（屈服强度）σ s 硬度(包括高温下的硬度)

3、材料抵抗蠕变的性能指标 金属在高温长时间应力的作用下,即使所加应力小 于该温度下的屈服强度,也会产生明显的塑性变形 直至断裂的现象称为蠕变 ·材料抵抗蠕变超限的性能指标:蠕变强度 (二)材料抵抗断裂失效的性能指标 ·模具承受载荷不同,材料抵抗断裂失效的性能指标不同。 1、材料抵抗快速断裂失效的性能指标 ☆模具的应力增加并超过一定的临界值时,材料便会迅速 发生断裂(称为一次断裂或快速断裂) 承受拉伸载荷时,材料抵抗断裂失效的性能指标:σb 承受压缩载荷时,材料抵抗断裂失效的性能指标:σbc 承受弯曲载荷时,材料抵抗断裂失效的性能指标:σb

• 金属在高温长时间应力的作用下，即使所加应力小 于该温度下的屈服强度，也会产生明显的塑性变形 直至断裂的现象称为蠕变 1、材料抵抗快速断裂失效的性能指标 • 材料抵抗蠕变超限的性能指标： 蠕变强度 （二）材料抵抗断裂失效的性能指标 • 模具承受载荷不同，材料抵抗断裂失效的性能指标不同。 • 承受拉伸载荷时，材料抵抗断裂失效的性能指标：σb • 承受压缩载荷时，材料抵抗断裂失效的性能指标：σbc • 承受弯曲载荷时，材料抵抗断裂失效的性能指标：σbb 3、材料抵抗蠕变的性能指标 模具的应力增加并超过一定的临界值时，材料便会迅速 发生断裂（称为一次断裂或快速断裂）

承受剪切载荷时,材料抵抗断裂失效的抗力指标:τ 承受冲击载荷时,材料抵抗断裂失效的抗力指标:韧性 ·材料抵抗蠕变断裂失效的抗力指标:持久强度 在模具的失效中,脆性断裂的实例很多,而韧 性断裂则很少见,因为韧性断裂前会产生明显 的塑性变形,模具尚未断裂就塑性变形失效 材料抵抗脆性断裂失效的能力很难用一个指标来确 切地测定和表达,因而在工程上,仍然以常用的 力学性能指标来估价材料的脆性断裂抗力 材料的脆性断裂抗力:强度、塑性、韧性 的合理配合,适当考虑断裂韧度

• 承受剪切载荷时，材料抵抗断裂失效的抗力指标：τ • 材料抵抗蠕变断裂失效的抗力指标： 持久强度 • 承受冲击载荷时，材料抵抗断裂失效的抗力指标：韧性 在模具的失效中，脆性断裂的实例很多，而韧 性断裂则很少见，因为韧性断裂前会产生明显 的塑性变形，模具尚未断裂就塑性变形失效 材料抵抗脆性断裂失效的能力很难用一个指标来确 切地测定和表达，因而在工程上，仍然以常用的 力学性能指标来估价材料的脆性断裂抗力 材料的脆性断裂抗力：强度、塑性、韧性 的合理配合，适当考虑断裂韧度

2、材料抵抗疲劳断裂失效的性能指标 ·模具的服役特点是周期性的重复工作,尽管应力较 低,经过相当多周次的服役后,模具也会发生断裂, 这种断裂称为疲劳断裂。 ·材料抵抗疲劳断裂失效的性能指标: 弯曲疲劳极限 拉压疲劳极限 冲击疲劳极限:冲击能量高时取 疲劳极限冲击疲劳极限 决于塑性,低时取决于强度, 锤锻模介于上述两种情况之间, 热疲劳极限 要求材料具有强度和塑性的良好 配合 条件腐蚀疲劳极限

• 模具的服役特点是周期性的重复工作，尽管应力较 低，经过相当多周次的服役后，模具也会发生断裂， 这种断裂称为疲劳断裂。 2、材料抵抗疲劳断裂失效的性能指标 • 材料抵抗疲劳断裂失效的性能指标： 疲劳极限 弯曲疲劳极限 拉压疲劳极限 冲击疲劳极限 热疲劳极限 条件腐蚀疲劳极限 冲击疲劳极限：冲击能量高时取 决于塑性，低时取决于强度 ， 锤锻模介于上述两种情况之间， 要求材料具有强度和塑性的良好 配合

(三)材料抵抗表面损伤失效的性能指标 材料抵抗表面磨损失效的抗力指标 耐磨耐性抗咬合能力 ·材料抵抗表面腐蚀失效的抗力指标 耐腐蚀性耐氧化性 ·材料抵抗接触疲劳失效的抗力指标 接触疲劳强度

（三）材料抵抗表面损伤失效的性能指标 • 材料抵抗表面磨损失效的抗力指标 耐磨耐性 • 材料抵抗表面腐蚀失效的抗力指标 耐腐蚀性 耐氧化性 • 材料抵抗接触疲劳失效的抗力指标 接触疲劳强度 抗咬合能力

模具的使用性能要求 硬度 常规力学性能要求 强度 性 韧性 模具性能要求 热稳定性 回火稳定性 热疲劳抗力及断裂韧度 匚特殊性能要求高温磨损与抗氧化性能 耐磨性能 断裂抗力 匚抗咬合及抗软化能力」

模具的使用性能要求