模具工業(yè)中模具材料硬度檢驗的重要性
/ 2021/6/5 22:40:59
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硬度是
模具材料和成品
模具的重要性能指標。模具在工作時的受力狀態(tài)是復(fù)雜的，如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應(yīng)力作用，因此，它應(yīng)具有良好的阻止模具轉(zhuǎn)變成較軟或塑性狀態(tài)的能力，并且在長期工作環(huán)境下仍保持模具的形狀和尺寸精度不變。一般成品模具的硬度，冷作模具常選擇在59-60HRC，熱作模具常選擇在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指標。零件成形時金屬和模具型腔表面發(fā)生相對運動，磨損了型腔表面，至使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發(fā)生變化而失效。模具的耐磨性是由模具的熱處理，特別是表面熱處理決定的，評估模具耐磨性好壞的主要依據(jù)也是硬度。
模具鋼的硬度測試主要針對三種情況，即：
（1）模具鋼材料的硬度檢測；
（2）經(jīng)過熱處理的半成品模具的硬度檢測；
（3）要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度檢測。
模具鋼材料主要是經(jīng)過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒，一般以退火狀態(tài)供貨。某些
塑料模具鋼還以預(yù)硬狀態(tài)（調(diào)質(zhì)處理）供貨，用戶可直接加工成模具而不必進行后續(xù)熱處理。
模具鋼按鋼種分類可分為：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼。中國標準對于各種模具鋼都規(guī)定了出廠硬度要求，要求對鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進行檢驗。美泰里氏硬度計被廣泛應(yīng)用，它測試快速、方便，測試值可自動轉(zhuǎn)換成布氏硬度值，因此得到一定程度的應(yīng)用。
完成了機械加工的模具鋼材料要進行淬火回火處理，再經(jīng)過精磨和拋光就可成為成品模具。淬火回火處理后的模具硬度檢測更為重要，因為這時的材料硬度是一個非常重要的質(zhì)量指標，它在很大程度上決定了成品模具的使用壽命。
淬火回火的模具料要求使用洛氏硬度計，測試HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有最佳的綜合力學(xué)性能，既要有足夠的硬度，同時還要有一定的韌性，而硬度和韌性是一對矛盾，為了在具有合理韌性的條件下，便模具具有較高的硬度，最佳的硬度值就會被限制在一個比較窄的范圍內(nèi)，通常只有2-4個HRC單位。
成品、半成品模具的硬度測試是一個難于解決的問題。一直沒有一個較為理想的解決方案。只有少數(shù)體積和重量較小的模具可以搬到臺式洛氏硬度計上測試。
里氏硬度計為成品、半成品模具的硬度測試提供了一個解決方案?？梢韵葴y試模具的里氏硬度，然后再換算成HRC洛氏硬度。里氏硬度計測量是目前模具行業(yè)應(yīng)用最為普遍的硬度測試方法，而且美泰里氏硬度計應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域就是模具行業(yè)。如前面所述，成品、半成品模具合理的硬度范圍是比較窄的，里氏硬度計不能滿足這樣的精度要求。但是，這就是目前模具行業(yè)的現(xiàn)狀，沒有更好的解決辦法。
對于進行了表面的滲碳、滲氮或激光淬火處理，表面硬化處理的模具需要測試模具的表面硬度。滲碳層通常較厚，當滲碳層厚度大于0.8mm時，可直接用洛氏硬度計，測試HRC硬度。當滲碳層厚度在0.6-0.8mm時，可以采用洛氏硬度計的A標尺。A標尺的試驗力較小，只有60kg（C標尺試驗力是150kg），可以在模具表面壓一個較淺的壓痕，不至于將硬化層壓透，硬度測試更準確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。
對于較薄的滲碳層或滲氮層，只要厚度大于0.1mm，都可以采用表面洛氏硬度計。表面洛氏硬度計的試驗力只有15kg、30kg或45kg。表面洛氏硬度壓痕更小，例如，模具硬度為60HRC時，表面洛氏硬度值為90.6HR15N，壓痕深度等于（100-90.6）X0.001mm=0.009mm，這樣的壓痕肉眼幾乎難于分辨。因此，表面洛氏硬度計還可以測試成品模具，測得的硬度值也可以換算成HRC硬度值。
硬度是模具鋼最重要的性能，為了照顧到韌性等其他性能，模具硬度的最佳范圍是一個比較窄的區(qū)間，因此，如何能在現(xiàn)場使用便攜式硬度計快速、精確地測試模具硬度，在模具制造和使用單位具有十分重要的意義。它可以提升模具產(chǎn)品的質(zhì)量，提升模具制造的技術(shù)水平，延長模具壽命。
