过量变形失效对材料的性能要求

模具材料受到力的作用就会变形。根据钢的应力应变曲线，首先发生弹性变形，当模具某部位的应力值大于材料的屈服强度时，开始产生塑性变形。模具的弹性变形是不可避免的，但其弹性变形量不能超过模具允许的精度值。模具不允许出现塑性变形，最多只允许有局部的微小塑性变形。当模具的弹性变形量超过了允许值或发生了较明显的塑性变形时，就会导致模具生产的产品不符合设计要求或使模具不能正常工作，即发生了过量变形失效。显然，弹性变形和塑性变形的性质不同，对材料的性能要求也不同。

1. 弹性变形对材料的性能要求

为防止模具零件发生过量弹性变形，模具材料需要有较大弹性模量E 和切变模量G，即使材料产生单位正应变和单位切应变所需的正应力和切应力的大小。材料的E 或G 越大，相同载荷作用下产生的弹性变形越小，越不容易发生过量弹性变形失效。

金属材料的弹性模量和切变模量对材料组织结构的变化不敏感，主要与材料基体原子本身的性质有关。材料的合金化、热处理、冷变形等强化手段，对弹性模量和切变模量的影响很小。而温度升高，原子结合力减小，弹性模量和切变模量降低。因此，要减少模具的弹性变形，只能通过合理设计模具的截面形状、尺寸，并提高模具结构刚度来实现。

2. 塑性变形对材料的性能要求(www.xing528.com)

模具发生塑性变形的根本原因，在于外加载荷作用下模具整体或局部产生的应力值大于模具材料的屈服点σs。发生塑性变形失效的内因，是模具材料本身的屈服强度不高、热处理不当而未能发挥材料的强度潜力；外因，是操作不当或者意外因素引起的超载。

冷作模具钢的含碳量一般较高，且在淬火和低温回火状态使用，塑性较低、脆性较大，压缩试验更接近模具的实际工作条件，其性能数据与冲头工作时所表现出来的塑变抗力基本吻合，适宜用压缩试验测定其压缩屈服点。

热作模具的工作温度一般较高，要减小此类模具的塑性变形，不仅要求模具材料在室温下有较高的屈服强度和回火抗力，同时要求高温下也有较高的屈服强度。通常，随着温度的升高，材料的屈服点下降。当模具的工作温度高于模具材料回火温度时，材料发生回火转变，大幅度降低其屈服强度。若模具工作表面受热软化时，在外载荷和摩擦力的作用下，会产生表面层的塑性流变，产生鱼鳞状塑变花纹。

模具材料的硬度在一定范围内与该材料的抗压屈服强度成正比，所以较高的硬度（包括高温下的硬度）也能提高材料的抵抗塑性变形的能力。但是，具有相同硬度的不同材料，抗压屈服强度并不相同。因为屈服强度要比硬度对材料的组织状态敏感，不同材料的成分和组织不同。常见的冷作模具用钢W18Cr4V、Cr12MoV、Cr6WV 等，经淬火回火后硬度都是63 HRC时，其抗压屈服强度逐次降低。