延长冷作模具寿命的途径
延长冷作模具寿命的途径
用于评价失效抗力或承载能力的指标:对于整体材料通常用σsbf,Ak,等。对于裂纹体(缺口)JIC,KIC,及缺口强度等。韧性断裂的材料,这些指标测得的实验数据相对比较稳定,重现性好,能够较好的反映了材料的失效抗力指标。
对于脆性断裂的材料,包括韧——脆混合断裂的材料,其失效抗力的评价还很不完善。主要问题是这类材料的屈服与断裂无明显界限;材料性能测试数据分散性大,测定较困难,因而国内外对此类材料的评价各不相同。
(1)脆性是与韧性相反定义的一项材料强度塑性指标,评价材料脆性,采用强度一塑性综合指标为宜,用单一强度或塑性指标尚不能完整表述脆性材料的属性。
(2)材料的脆断过程往往是从无宏观裂纹——裂纹体形成——裂纹扩展断裂。所以评价材料脆性,应分别考虑无宏观断裂纹体的材料脆性和有裂纹体的材料脆性两种属性。
(3)无宏观裂纹体的脆性材料断裂评价,用断裂消耗能量评价,如拉伸、压缩、弯曲等应力一应变的面积(或力一位移曲线下面积),冲击功等消耗的能量。表面的粗糙度和缺陷尺寸对此性能测量影响很大。
(4)有裂纹体的材料用断裂韧性指标评价:如KIC  JIC  GIC等扩展裂纹体消耗的能量,但是脆性材料的断裂韧性值都很低,裂纹体尖端形状和性能的均匀性对性能测量影响很大。经过对 W6Mo5Cr4V2钢冷挤压冲头模具实际承载能力分析计算可知,脆性失效材料承受工作应变能力是断裂消耗能的上千倍,几乎全部能量转变为扩展动能,使冲头迅速爆裂。
材料强度和韧度虽然并非总是相互矛盾,但这种矛盾关系具有普遍l生。有关评价冷作模具材料抗脆性断裂的性能问题有待进一步探讨。
根据实践经验,在选择模具材料和制定合理处理工艺方面,提出一些减少冷作模具早期失效,延长冷作模具寿命的途径。
(1)细化冷作模具钢的碳化物的颗粒或晶粒尺寸,可提高 模具钢材的强度和断裂韧度,提高模具钢材的抗脆断能力。
(2)提高模具表面质量,由于脆性材料对表面缺陷特别敏感(缺口应力集中),采用抛光、磨光、表面强化等途径均可提高抗脆断能力。
(3)复相组织增韧增强,在材料中增加一种或数种增韧增强的弥散组织,可以起到吸收能量,阻碍裂纹扩展的作用。例如增韧的ZrO2,残余奥氏体,相变硬化钢等都能起到增韧效果。
(4)纤维增强复合材料,利用金属,非金属纤维材料的强韧性制备复合材料,提高抗断裂强度。
(5)梯度材料,根据不同性能要求采用复合多层功能梯度材料,如用表面抗脆性能好的涂层材料来提高表面处理韧度等。
(6)采用不同加工工艺,热处理工艺等,如脆断失效减硬度(增强度);变形失效增硬度(增强度)等。可以在一定范围内提高抗脆断能力。


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