模具表面强化技术第一章综述

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1、模 具 表面强化技术12345模具及模具材料分类模具材料性能模具零件失效形式模具材料热处理模具材料表面强化技术主主 要要 内内 容容工作条件工作条件失效形式失效形式性能要求性能要求材料选用材料选用材料热处理材料热处理模具表面强模具表面强化化使用性能、工艺性能、冶金质量改变材料内部组织以获得所需组织和性能有效提高模具表面各性能，心部保有强韧性塑性变形、磨损、疲劳、冷热疲劳、断裂开裂冷作模具、热作模具、型腔模具受力、受热决决 定定 形形 式式u供应商早期参与：客户与供应商关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨u报价：包括模具价格、模具寿命、周转流程、机器要求吨数以及交货期u订单：客户订单、订金的发

2、出以及供应商订单的接受u模具生产计划及排工安排u模具设计：可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等u采购材料u模具加工u模具装配u模具试模u样板评估报告u样板评估报告批核现代模具生产流程第一章第一章 综述综述1.1 1.1 模具模具 1.1.1 模具分类 1.1.2 模具材料分类 1.1.3 选择模具材料的一般原则1.2 1.2 性能性能 1.2.1 使用性能 1.2.2 工艺性能1.3 1.3 热处理热处理 1.3.1 工艺分类 1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图 1.3.3 退火 1.3.4 正火 1.3.5 淬火 1

3、.3.6 回火 1.3.7 不同模具材料的热处理工艺1.4 1.4 表面强化技术表面强化技术 1.4.1 化学热处理 1.4.2 高能束表面强化技术 1.4.3 模具表面气相沉积强化1.5 1.5 失效形式失效形式 1.5.1 基本概念 1.5.2 失效形式 1.5.3 失效原因 模具的地位：现代工业产品的发展和生产效益的提高，很大程度上取决于模具的发展和技术水平。u作用：以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型u优点：生产效率高、质量稳定、一致性好、省料、生产成本低u应用：汽车、冶金、电子、轻工、机械制造等1.1 模具1.1 模具u模具是工业生产上在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件

4、的各种模子和工具，其主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工，素有“工业之母”的称号。u模具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成，具有特定的轮廓或内腔形状，具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。u模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。按工作条件分类：u冷作模具冷作模具：主要用于金属或非金属材料的冷态成型，如冷冲压、冷挤压、冷镦模、拉伸弯曲模、拉丝模、滚丝模等u热作模具热作模具：对高温状态下的工件进行压力加工的模具，如热锻模、热挤压模、热冲裁模、压铸

5、模等u型腔模具型腔模具：又叫凹模，是成型塑件外表面的工作零件，如塑料模具、陶瓷模具、玻璃模具、橡胶模具、粉末冶金模具等1.1.1 模具分类热锻模具橡胶模具冷冲压模具冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，.从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。冷作模具钢具是真空脱气精炼钢，内质纯净，机械加工性良好，切削明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。u冷作模具热作模具钢主

6、要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。u热作模具由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。u塑料模具模具材料模具材料

7、模具钢模具钢冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢塑料模具钢塑料模具钢其它模具其它模具材料材料铸铁铸铁有色金属有色金属及其合金及其合金硬质合金硬质合金非金属材料非金属材料 模具材料的品种繁多、分类方法也不尽相同。由于模具钢是制造模具的主要材料，所以我们可将材料分类如下：根据模具的工作条件不同，一般把模具钢分为三类根据模具的工作条件不同，一般把模具钢分为三类:u1.冷作模具钢u2.热作模具钢u3.塑料模具钢1.1.2 模具材料分类研究和制造有竞争性的优质产品，最重要的要求之一就是选择产品中不同零件所用的各种材料和与之相宜的加工方法的最佳组合。由于所能采用的材料和加工方法很多，因而材料的选用常常

8、是一个复杂而困难的判断、优化过程。毫无疑问，所选材料应满足产品（零件）使用的需要，经久耐用，易于加工，经济效益高。选材一般应遵循四个基本原则：u1 1、满足使用性能要求；、满足使用性能要求；u2 2、工艺性能良好；、工艺性能良好；u3 3、材料来源方便；、材料来源方便；u4 4、经济性合理。、经济性合理。在大多数情况下，使用性能是选材的首要原则与依据，然后再综合考虑工艺性能和经济性能，得出优化结果。1.1.3 选择模具材料的一般原则1 1）分析零件的工作条件，确定其使用性能。）分析零件的工作条件，确定其使用性能。零件的工作条件分析包括：受力情况；工作环境，如工作温度、工作介质；其它特殊要求，如

9、导热性、密度与磁性等。2 2）进行失效分析，确定主要使用性能。）进行失效分析，确定主要使用性能。在工程应用中，失效分析能暴露零件的最薄弱环节，找出导致失效的主导因素，直接准确地确定零件必备的主要使用性能。3 3）将零件的使用性能要求转化为对材料性能指标和具体数值的要求。）将零件的使用性能要求转化为对材料性能指标和具体数值的要求。通过分析、计算，将使用性能要求指标化、量化，再按这些性能指标数据查找有关手册中各类材料的性能数据及大致应用范围，进行判断、选材。按使用性能选材的具体方法与步骤：按使用性能选材的具体方法与步骤：1.2.1使用性能u强度u硬度u塑性u韧性u疲劳性能1.2.2工艺性能u切削性

10、u尺寸稳定性u镜面性u焊接修复性1.2 性能要求影响模具生产成本和制造难易的主要因素之一根据模具的工作条件和使用寿命要求决定1 1 强度强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。冷作模具的强度指标主要为常温下屈服强度；热作模具的强度指标主要为高温下屈服强度。2 2 硬度硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。常用的方法有布氏硬

11、度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。3 3 塑性塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。，常用断后伸长率和断面收缩率两个指标表示。1.2.1 使用性能4 4 冲击韧性冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性，反应了模具的脆断韧性，常用冲击韧度来评定。5 5 疲劳疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指标。实际上，许多机器零件都是在交变载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。疲劳性能反映了材料在 交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的性能指标。1.

12、2.1 使用性能模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的工艺性能。1.1.机械加工性能机械加工性能 主要指切削加工性和磨削加工性，其中切削加工性最重要。一般来说，材料的硬度越高，加工硬化能力越强，切屑不易断排，刀具越易磨损，其切削加工性能就越差。但若硬度太低，切削会变得连续不断，使得表面粗糙。切削性要求：切削刀具费用低、切屑易处理、加工表面光滑。在钢铁材料中，易切削钢、灰铸铁和硬度处于180230HBS范围的钢具有较好的切削加工性能；而奥氏体不锈钢、高碳高合金钢（如高铬钢、高速钢、高锰耐磨钢）的切削加工性能较差。铝合金、镁合

13、金及部分铜合金具有优良的切削加工性能。1.2.2 工艺性能2.2.尺寸稳定性尺寸稳定性材料在受机械力、热或其他外界条件作用下，其外形尺寸不发生变化的性能。模具必须经过粗加工、热处理、精加工后才能投入使用，这要求模具热处理时具有尺寸稳定性，否则会导致加工周期延长。另外，模具投入使用后，随着时间的推移，尺寸会出现微米级变化，称为时效变化。随着模具向高精度方向发展，需要有效控制热处理后模具的尺寸变化、形状变化、时效变化。1.2.2 工艺性能3.3.镜面性镜面性指工件表面不出现针孔等微小缺陷，表面粗糙度值所能达到的微细程度。无论何种塑料模具，其型腔的允许表面粗糙度极小，几乎都要求能做到镜面光泽。而要达

14、到镜面光泽，主要的一点是钢材必须具有不低于38HRC的硬度，最好为4046HRC，而达到55HRC为最佳。要达到镜面光泽，首先钢材中的夹杂物要尽量少，而且不能有气泡存在，并且纤维组织均匀。在大量生产中的模具，为了减少磨损，除了型腔的表面硬度以外，表面粗糙度也是重要条件。1.2.2 工艺性能4.4.焊接修复性焊接修复性在型腔加工中，有时难免要补焊。因此模具钢必须有很好地焊接性能。钢铁材料的焊接性随其碳和合金元素含量的提高而变差，因此钢比铸铁易于焊接，且低碳钢焊接性能最好、中碳钢次之、高碳钢最差。铝合金、铜合金的焊接性能一般不太好，应采用一些高级的焊接方法（如氩弧焊）或特殊措施进行焊接。1.2.2

15、 工艺性能1.3 热处理模具钢热处理一般包括模具钢热处理一般包括3 3个部分：个部分：普通热处理、表面热处理、形变热处理。普普通热处理、表面热处理、形变热处理。普通热处理包括退火、正火、淬火、回火。退火和正火我们俗称为预先热处理，淬通热处理包括退火、正火、淬火、回火。退火和正火我们俗称为预先热处理，淬火和回火我们称为最终热处理。火和回火我们称为最终热处理。u退火退火：将钢加热到一定温度保温一段时间，再缓慢冷却。：将钢加热到一定温度保温一段时间，再缓慢冷却。u正火正火：将钢加热至：将钢加热至Ar3Ar3或或AccmAccm以上以上30503050，在空气中冷却。，在空气中冷却。u淬火淬火：将钢加

16、热至奥氏体化，再快速冷却（大于临界冷却速度）使其进行马：将钢加热至奥氏体化，再快速冷却（大于临界冷却速度）使其进行马 氏体转变。氏体转变。u回火回火：将钢加热到：将钢加热到A1A1点的某一温度保温一段时间，再冷却。点的某一温度保温一段时间，再冷却。1.3.1 工艺分类目的：目的：改善钢的加工性能及组织结构，发挥钢的潜力，提高钢的使用性能，改善钢的加工性能及组织结构，发挥钢的潜力，提高钢的使用性能，节约成本，延长工件的使用寿命节约成本，延长工件的使用寿命uAc1Ac1：加热时珠光体(P)向奥氏体(-Fe)转变的温度；uAr1Ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；uAc3Ac3：加热时先共析铁素

17、体(-Fe)均转变为奥氏体的终了温度；uAr3Ar3：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始温度；uAccmAccm：加热时二次渗碳体(Fe3C)全部溶入奥氏体的终了温度；uArcmArcm：冷却时从奥氏体中开始析出二次渗碳体的温度。1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图一、温度点一、温度点（1）纯铁及铁基固溶体纯铁在固态下有-Fe、-Fe和a-Fe三种同素异构体。铁的三种同素异构体都可以溶解一定量的碳形成间隙固溶体。碳在-Fe中的固溶体称为铁素体，用符号F或表示。铁素体为体心立方晶格，其溶碳能力很低，在727C时最高，为0.0218%,而在室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒。其

18、性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性高。碳在-Fe中的固溶体称为铁素体，又称高温铁素体，用符号表示。铁素体也是体心立方晶格，其最大溶碳量为1495C时的0.09%。1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图二、钢的组织二、钢的组织（1）纯铁及铁基固溶体碳在-Fe中的固溶体称为奥氏体，用符号A或表示。奥氏体为面心立方晶格，其溶碳能力比铁素体高，1148C时最大，为2.11%。奥氏体也是不规则多面体晶粒，但晶界较直，如图所示。奥氏体强度低、塑性好，因而钢材的热加工都在奥氏体相区进行。碳钢室温下的组织中无奥氏体，但当钢中含有某些合金元素时，可部分或全部变为奥氏体组织。二、钢的组织二、钢的组织

19、铁素体组织 400奥氏体组织 400（2）渗碳体渗碳体（即Fe3C）是铁与碳的间隙化合物，含碳量为6.69%，用Fe3C或Cm表示。渗碳体的硬度很高（HB800），塑性和韧性几乎为零。渗碳体在钢和铸铁中一般呈片状、网状或球状存在。它的尺寸、形状和分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。渗碳体是介稳相，在一定的条件下，它将发生分解：Fe3C 3Fe+C，所分解出的单质碳称为石墨，该分解反应对铸铁有着重要意义。由于碳在a-Fe中的溶解度很低，所以常温下碳在铁碳合金中主要以渗碳体或石墨的形式存在。二、钢的组织二、钢的组织（3）珠光体珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相

20、间的组织，其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替叠压的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量c=0.77%。在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12。在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。片状珠光体根据片间距的大小不同，可以分成珠光体、索氏体、托氏体三类。p片状珠光体在A1650温度范围内形成的，其片间距大约为150450nm。p索氏体在650600温度范围内形成，其片间距较小，约为80150nm。p屈氏体（托氏体）在600550温度范围内形成，其片间距约为3080nm。

21、二、钢的组织二、钢的组织1.3.2 热处理温度点、组织、铁碳平衡相图三、铁碳平衡相图三、铁碳平衡相图以组织组成物标注的以组织组成物标注的铁碳合金相图铁碳合金相图退火、正火温度区域（a）加热温度范围（a）工艺曲线1.3.3 退火目的（1）降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工；（2）消除残余应力，稳定尺寸，防止和减少最终热处理后的变形、开裂；（3）细化晶粒，均匀组织和成分，改善性能，为后续热处理做准备。工艺分类u完全退火u不完全退火u球化退火u扩散退火u去应力退火u（1）完全退火工艺：将亚共析钢加热到A3以上保温，使钢中组织全部转变为奥氏体，然后缓慢冷却到600以下，再出炉空冷。目的：细

22、化晶粒，消除内应力和过热组织，降低硬度，便于切削加工，为淬火做好组织准备。主要用于亚共析成分的碳钢、合金钢。u（2）不完全退火工艺：将钢件加热到Ac1Ac3间或Ac1Acm之间，保温一段时间，然后缓慢冷却到500600，再出炉空冷。目的：消除内应力，降低硬度，便于切削加工，改变珠光体组织，是珠光体再结晶，为淬火做好组织准备。主要用于共析钢、过共析钢。u（3）球化退火工艺：将钢加热到Ac1以上2030，保温一段时间后在Ar1以上1030等温、缓冷。目的：使钢件中碳化物呈粒状或球状均匀分布，降低硬度，便于切削加工，在之后的淬火过程中过热倾向小、变形小、开裂倾向小。主要用于过共析钢及合金工具钢。若钢

23、的原始组织中有明显网状碳化物，要先正火处理。u（4）扩散退火工艺：将钢件加热到Ac3(+150250)长时间保温，使钢中原子充分扩散，使得化学成分均匀，然后随炉冷却到350以下，再出炉空冷。目的：消除锻件或铸件的枝晶偏析，使成分均匀化。缺点：会使组织严重过热，需进行完全退火或正火来细化晶粒。u（5）去应力退火工艺：将亚共析钢钢件随炉缓慢加热到Ac1-(100200)，即500650，保温一定时间后缓慢冷却。目的：消除内应力，防止变形、开裂。用于锻造、铸造、焊接、切削加工后的模具零件。无组织变化。1.3.4 正火工艺：将钢件加热至Ar3或Accm以上3050，空冷。目的：消除冷作、锻造或急冷时产

24、生的内应力，细化高温过热时生成的粗大组织，消除晶界析出的网状碳化物，或作为球化退火的预处理。1.3.5 淬火工艺：将钢加热到奥氏体化后，再快速冷却（大于临界冷却速度）使其进行马氏体转变。亚共析钢：加热温度Ac3以上3050共析钢：加热温度Ac1Acm目的：提高工件的硬度、耐磨性和其它力学性能。1.3.5 淬火马氏体：是碳在-Fe中的过饱和固溶体。马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成，这种情况下奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度（Ms）时，马氏体转变开始产生，母相奥氏体组织开始不稳定。在Ms以下某温度保持不变时，少部分的奥氏体组织迅速转变，但不会继续。只有当温度进一

25、步降低，更多的奥氏体才转变为马氏体。最后，温度到达马氏体转变结束温度Mf，马氏体转变结束。马氏体和奥氏体的不同在于，马氏体是体心正方结构，奥氏体是面心立方结构。奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量，因为这种转变是无扩散位移型的，仅仅是迅速和微小的原子重排。马氏体的密度低于奥氏体，所以转变后体积会膨胀。相对于转变带来的体积改变，这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。1.3.6 回火工艺：将淬火钢加热至低于A1点以下某一温度保温一段时间，再冷却。目的：改变淬火组织，得到一定强度、韧性的配合；消除淬火应力和回火中的组织转变力。淬火钢的三种回火组织：p低温回火组织马氏体p中温回火组织托氏体p高温回火组织

26、索氏体预先热处理最终热处理冷作模具球化退火或等温退火淬火+低温回火热作模具等温退火淬火+中温回火或高温回火塑料模具整体淬硬型球化退火或等温退火淬火+低温回火渗碳型正火渗碳+淬火+低温回火1.3.7 不同模具材料的热处理工艺1.4 表面强化技术为了提高模具的使用寿命，不仅需要好的模具材料，还要有合理的热处理工艺。但是常规热处理技术已经难以满足模具高的表面耐磨性和集体强韧性的要求。表面强化技术优点：u提高模具表面的耐磨性等u能使基体保持足够的强韧性表面强化技术意义：u省能源u省资源u充分发挥材料性能潜力u获得特殊性能u获得最大技术经济效益1.4.1 化学热处理工艺：将模具加热到一定温度与介质发生化

27、学反应，使其表面按需要渗入一定量的其它元素包括三个基本过程：（1）分解：由介质分解出活性原子；（2）吸收：活性原子被工件表面吸收；（3）扩散：被吸收原子想工件内部扩散。目的：改善其表层化学成分、组织和性能，有效提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化、抗咬合等性能，从而延长模具使用寿命。1.4.2 高能束表面强化技术工艺：以极大密度的能量瞬时供给模具表面，其热源通常是指激光、电子束、离子束等目的：使其发生相变硬化、熔化快速凝固和表面合金化效果。特点：加热速度快、工件变形小、无需冷却介质可控性好，便于实现自动化处理1.4.3 模具表面气相沉积强化工艺：在模具表面覆盖一层0.510m厚度的过渡族元素的

28、碳、氮、硼化合物或单一的金属或非金属涂层目的：使模具表面强度高、摩擦因数低，具有自润滑性能，抗磨粒磨损良好，抗蚀性强，抗大气氧化良好CVD：使反应气体在模具基材表面发生化学反应形成覆盖层PVD：将所需原料放在真空室中蒸发（或溅射），形成气相原子或 分子，再在模具表面沉积。1.5 失效形式任何零件均具有一定的设计功能与寿命。当其在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结构发生变化而失去原有的设计功能，使其低效工作或无法工作或提前退役的现象即称为失效。模具失效是指模具丧失正常工作能力。具体是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法（刃磨、抛光）使其重新服役的现象。一般情况下，模具出

29、现损伤后并不会立即失效，只有当某种损伤发展到妨碍模具正常工作或生产出废品时，模具才告失效。模具寿命是指模具自正常服役至必然失效期间内所能完成制件加工的次数。1.5.1 基本概念1.5.2 失效形式零件失效形式多种多样，分为偶然失效和必然失效。通常按零件的工作条件及失效的特点将失效分为四大类：u塑性变形u断裂u磨损（表面损伤）u疲劳u冷热疲劳失效 对结构材料的失效而言，前三种是最主要的；其中断裂失效（尤其是脆性断裂）因其危险性而易受重视、且研究最多，疲劳断裂最普遍，是断裂失效的主要方式。冷热疲劳失效主要出现在热作模具，在冷作模具不会出现。（1）塑性变形失效模具在使用过程中，发生了塑性变形，改变了

30、几何形状或尺寸，而不能修复再服役时，称为塑性变形失效。塑性变形的失效形式表现为塌陷、弯曲、镦粗等。失效机理：模具在服役时，承受很大的应力，而且一般是不均匀的应力。当模具某个部位所受应力超过了当时温度下模具材料的屈服强度时，就会以滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形，造成模具失效。（2）磨损失效由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象称为磨损。模具在服役时，其表面与成型坯料接触，并产生相对运动，造成磨损。当磨损使模具尺寸发生变化或改变了模具的表面状态，使其不能再继续服役时，称为磨损失效。模具成型坯料不同、使用状况不同，其磨损情况也会不同。按磨损机理可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气

31、蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损。磨损失效的表面形式有刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落、黏模等。磨料磨损：外来硬质颗粒存在于工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。黏着磨损：工件和模具表面相对运动时，由于表面凸凹不平，黏着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。腐蚀磨损：在摩擦过程中，模具表面与周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力机械作用引起表层材料脱落的现象。（2）磨损失效疲劳磨损：两接触表面相对运动时，在循环应力作用下，使表层金属疲劳脱落的现象。疲劳磨损的外载有机械载荷与热载荷，因此疲劳磨损可分为机械疲劳磨损和冷热疲劳磨损。另外，疲劳磨

32、损的派生模式：气蚀磨损和冲蚀磨损气蚀磨损：金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象。冲蚀磨损：液体与固体微小颗粒高速落到模具表面，反复冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象。注意：在模具与工件（坯件）相对运动中，摩擦磨损的情况很复杂，磨损一般不只是以一种形式存在，往往是多种形式并存，并互相促进。（2）磨损失效（3）疲劳失效疲劳失效是指在模具的某些部位，经过一定的使用期后，萌生了细小的裂纹，并逐渐向纵深发展。这种裂纹扩展到一定尺寸后，严重削弱模具的承载能力而引起断裂。疲劳裂纹一般萌生于应力较大的位置，特别是应力集中的部位，如尺寸过度、缺口、

33、刀痕、磨削裂纹等处。疲劳失效的根本原因是循环载荷。疲劳裂纹的萌生、扩展与许多因素相关。饭促进表面应力增大的因素，均加速疲劳裂纹的萌生。（4）冷热疲劳失效冷热疲劳又称热疲劳或龟裂，是热作模具常见和特有的失效形式，尤其是压铸模。在急冷急热条件下使用的热作模具，锻压数百数千次后，型腔表面出现许多细小裂纹，呈放射状、平形状，有的连成网状。压铸模具形成龟裂的原因是浇注温度和模具的预热温度差，温差越大冷却速度越快，越容易产生龟裂。其次，和热循环速度、模具热处理工艺及其表面处理也有密切关系。（5）断裂失效模具出现大裂纹或分离为两部分或数部分，丧失服役能力时，称为断裂失效。模具在使用中突然出现裂纹或发生破损而

34、失效，按其损坏情况可分为局部破损（剥落、崩刃、掉牙等）和整体性破损（如碎裂、断裂、胀裂、劈裂等）。它们的特点是破损大多产生在受力最大的工作部位，或是在截面变化的应力集中处。按断裂过程特征可分为脆性断裂和疲劳断裂两种形式。1）一次性断裂:主要是由于模具存在冶金缺陷。2）疲劳断裂:主要是由于循环应力所造成，其断裂过程要比脆断失效缓慢的多。造成零件失效的原因错综复杂、多种多样，一般将其分为四个主要方面：u 设计u 材料u 加工u 使用见表。1.5.3 失效原因设计设计思想有误工作条件分析错误结构外形不合理材料选材不当材质低劣（冶金缺陷）加工各种热加工缺陷各种冷加工缺陷使用安装不良维护不善操作不当过载

35、使用表表 模具失效模具失效的主要原因的主要原因1.5.3 失效原因（1）设计：设计与失效之间关系密切，如结构形状不合理导致的应力集中、安全系数选择过大或过小均是常见的设计错误。（2）材料：材料是零件安全工作的基础，因材料而导致失效的原因主要表现在两方面：其一是选材不当，这是最重要的原因；其二是材质欠佳，如各种冶金缺陷（气孔、疏松、夹杂物、杂质含量等）的存在且超过规定的标准。1.5.1 失效原因（3）加工：产品在加工制造过程中，若不注意工艺质量，则会留下各种冷、热加工缺陷而导致零件早期失效。如各种裂纹缺陷（铸、锻、焊、热与磨削裂纹）、组织不均匀缺陷（粗大组织、带状组织等）、表面质量（刃痕等）与有

36、害残余应力分布等。（4）使用：零件安装时配合不当、对中不良等，维修不及时或不当，操作违反规程均可导致工件在使用中失效。据报道，在260例压力容器失效中，属操作不当而造成失效的高达75%。应该说明的是：工件失效的原因可能是单一的，也有可能是多种因素共同作用的结果，但每一失效事件均应有一导致失效的主要原因，据此可提出防止失效的主要措施。END谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH