1. Desempenho de força
(1) Dureza
A dureza é o principal índice técnico do aço para moldes. A fim de manter sua forma e tamanho inalterados sob a ação de alta tensão, a matriz deve ter dureza alta o suficiente. A dureza do aço para molde para trabalho a frio é geralmente mantida em cerca de HRC60 à temperatura ambiente. De acordo com suas condições de trabalho, Geralmente, é necessário que o aço para molde para trabalho a quente seja mantido na faixa de hrc40 ~ 55.
Para o mesmo aço, dentro de uma certa faixa de valor de dureza, a dureza é diretamente proporcional à resistência à deformação; Contudo, pode haver diferenças óbvias na resistência à deformação plástica entre tipos de aço com o mesmo valor de dureza e composição e estrutura diferentes.
(2) Dureza vermelha
O molde de trabalho a quente trabalhando em alta temperatura é necessário para manter a estabilidade de sua estrutura e desempenho, de modo a manter uma dureza alta o suficiente. Este desempenho é chamado de dureza vermelha.
O aço para ferramentas de carbono e o aço para ferramentas de baixa liga geralmente podem manter essa propriedade na faixa de temperatura de 180 ~ 250 ℃, e o aço para molde de trabalho a quente de cromo molibdênio geralmente pode manter esta propriedade na faixa de temperatura de 550 ~ 600 ℃. A dureza vermelha do aço depende principalmente da composição química e do processo de tratamento térmico do aço.
(3) Resistência ao escoamento compressivo e resistência à flexão compressiva
O molde é frequentemente submetido a pressão e flexão de alta resistência no processo de uso, portanto, o material do molde deve ter certa resistência à compressão e resistência à flexão.
Em muitos casos, as condições de teste de compressão e teste de flexão estão próximas das condições reais de trabalho do molde (por exemplo, a resistência ao escoamento à compressão medida do aço da matriz é consistente com a resistência à deformação do punção durante a operação).
Outra vantagem do teste de flexão é que o valor da deformação é grande, que pode refletir com sensibilidade a diferença de resistência à deformação entre diferentes tipos de aço e sob diferentes tratamentos térmicos e microestruturas.
2. Tenacidade
No processo de trabalho, a matriz suporta a carga de impacto. A fim de reduzir os danos na forma de quebra e colapso das bordas no processo de uso, o aço da matriz deve ter uma certa tenacidade.
A composição química, tamanho de grão, pureza, quantidade, morfologia, tamanho e distribuição de carbonetos e inclusões, bem como o sistema de tratamento térmico e a estrutura metalográfica da matriz de aço têm um grande impacto na tenacidade do aço. A espessura da parede do próprio produto plástico do molde é muito espessa, a pureza e a deformação por trabalho a quente do aço têm efeitos mais óbvios em sua tenacidade transversal.
A dureza, resistência e resistência ao desgaste do aço são frequentemente contraditórias. Portanto, é necessário selecionar razoavelmente a composição química do aço e adotar refino razoável, processos de trabalho a quente e tratamento térmico, de modo a tornar a resistência ao desgaste, resistência e tenacidade dos materiais da matriz alcançam uma boa combinação.
A tenacidade ao impacto é a energia total absorvida pela amostra em todo o processo de fratura durante um impacto. Contudo, muitas ferramentas são fraturadas por fadiga sob diferentes condições de trabalho. Portanto, a resistência ao impacto convencional não pode refletir totalmente o desempenho à fratura do aço para moldes. Trabalho de fratura por impacto múltiplo de pequena energia ou vida de fratura múltipla e vida de fadiga estão sendo usados.
3. Resistência ao desgaste
A resistência ao desgaste dos materiais do molde é frequentemente um fator importante na determinação da vida útil das matrizes. A matriz suporta considerável tensão de compressão e atrito no trabalho, o que exige que a matriz mantenha sua precisão dimensional sob forte atrito. O desgaste da matriz é principalmente desgaste mecânico, desgaste por oxidação e desgaste por fusão.
A fim de melhorar a resistência ao desgaste do aço, é necessário não apenas manter a alta dureza do aço do molde, mas também garantir que a composição, morfologia e distribuição de carbonetos ou outras fases endurecidas no aço são razoáveis.
Para o molde em serviço sob condições de carga pesada e desgaste em alta velocidade, é necessário que a superfície do aço da matriz possa formar uma película de óxido fina e densa com boa adesão, manter a lubrificação, reduzir o desgaste fundido, como colagem e soldagem entre a matriz e a peça de trabalho, e reduzir o desgaste oxidativo causado pela oxidação na superfície da matriz. Portanto, as condições de trabalho da matriz têm grande influência no desgaste do aço.
A resistência ao desgaste pode ser medida pelo método de teste de simulação, e o índice relativo de resistência ao desgaste pode ser usado como parâmetro para caracterizar o nível de resistência ao desgaste sob diferentes composições químicas e estados organizacionais. Apresentar a vida útil antes da altura de rebarba especificada e refletir o nível de resistência ao desgaste de vários tipos de aço; O teste é baseado em aço Cr12MoV.
4. Resistência à fadiga térmica
Sob a condição de serviço, o aço para moldes para trabalho a quente não está apenas sujeito à mudança periódica de carga, mas também sujeito à ação de alta temperatura e têmpera e aquecimento periódicos. Portanto, a avaliação da resistência à fratura do aço para matrizes para trabalho a quente deve prestar atenção ao desempenho da fratura por fadiga termomecânica dos materiais. A fadiga termomecânica é um índice de desempenho abrangente, que inclui desempenho de fadiga térmica, taxa de crescimento de trincas por fadiga mecânica e tenacidade à fratura.
O desempenho da fadiga térmica reflete a vida útil dos materiais antes do início da trinca por fadiga térmica. Materiais com alta resistência à fadiga térmica têm mais ciclos térmicos para iniciação de trincas por fadiga térmica; A taxa de crescimento da trinca por fadiga mecânica reflete a quantidade de crescimento de cada ciclo de tensão quando a trinca se propaga internamente sob a ação da pressão de forjamento após o início da trinca por fadiga térmica.; A tenacidade à fratura reflete a resistência dos materiais à propagação instável de fissuras existentes.
Para o material com alta tenacidade à fratura, se o crack quiser se propagar de forma instável, deve ter um fator de intensidade de tensão suficientemente alto na ponta da trinca, isso é, deve ter um grande comprimento de fissura. Na premissa de estresse constante, já existe uma rachadura por fadiga em um dado. Se a resistência à fratura do material da matriz for alta, a fissura deve expandir-se mais profundamente antes que a propagação da instabilidade possa ocorrer.
Em outras palavras, a resistência à fadiga térmica determina a parte da vida antes do início da trinca por fadiga; A taxa de crescimento da trinca e a tenacidade à fratura podem determinar a parte da vida onde ocorre a propagação subcrítica após o início da trinca. Portanto, a fim de obter alta vida útil da matriz de trabalho a quente, o material da matriz deve ter alta resistência à fadiga térmica, baixa taxa de crescimento de trincas e alta tenacidade à fratura.
O índice de resistência à fadiga térmica pode ser medido pelo número de ciclos térmicos de início de trinca por fadiga térmica, ou pelo número de fissuras de fadiga e profundidade ou comprimento médio após um determinado ciclo térmico.
5. Resistência oclusal
A resistência oclusal é na verdade a resistência quando “soldagem a frio” ocorre. Esta propriedade é importante para materiais de matriz.
Durante o teste, sob a condição de fricção seca, a amostra de aço ferramenta testada e o material com tendência à mordida (como aço austenítico) estão sujeitos a movimentos de dupla fricção com velocidade constante, e a carga é aumentada gradualmente a uma certa velocidade. Nesse momento, o torque também é aumentado em conformidade. Essa carga é chamada “carga crítica de mordida”. Quanto maior for a carga crítica, quanto mais forte for a resistência à mordida.
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