论—模具中硬度检测的重要性

优胜客服王老师

在工业生产中，模具钢是模具工业的主体材料，模具的使用寿命和制成零件的精度、质量、外观性能，除与模具的设计技术、制造精度，以及机床精度和制造操作有关外，正确地选用模具材料和正确地执行热处理工艺也是至关重要的。


模具的热处理质量和使用性能通常都以硬度作为判断的依据        
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。模具在工作时的受力状态是复杂的，如热作模具通常是在交变的温度场下承受交变应力作用，因此它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力，并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。一般成品模具的硬度，冷作模具常选择在59-60HRC，热作模具常选择在48HRC左右。


耐磨性也是成品模具的重要性能指标。零件成形时金属和模具型腔表面发生相对运动，磨损了型腔表面，至使模具的尺寸形状、精度和表面粗糙度发生变化而失效。模具的耐磨性是由模具的热处理，特别是表面热处理决定的，评估模具耐磨性好坏的主要依据也是硬度。


   模具钢的硬度测试主要针对三种情况，即模具钢材料的硬度检测，经过热处理的半成品模具的检测硬度，要求高耐磨性的模具表面热处理后的表面硬度检测。   


    模具钢材料主要是经过锻造的钢板、钢块或钢棒，一般以退火状态供货。某些塑料模具钢还以预硬状态（调质处理）供货，用户可直接加工成模具而不必进行后续热处理。模具钢按钢种分类可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢，中国标准对于各种模具钢都规定了出厂硬度要求，要求对钢材的退火硬度和试样淬火硬度进行检验。美泰里氏硬度计被广泛应用，它测试快速，方便，测试值可自动转换成布氏硬度值，因此得到一定程度的应用。   


    完成了机械加工的模具钢材料要进行淬火回火处理，再经过精磨和抛光就可成为成品模具。淬火回火处理后的模具硬度检测更为重要，因为这时的材料硬度是一个非常重要的质量指标，它在很大程度上决定了成品模具的使用寿命。淬火回火的模具料要求使用洛氏硬度计，测试HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有最佳的综合力学性能，既要有足够的硬度，同时还要有一定的韧性，而硬度和韧性是一对矛盾，为了在具有合理韧性的条件下，便模具具有较高的硬度，最佳的硬度值就会被限制在一个比较窄的范围内，通常只有2-4个HRC单位。


成品、半成品模具的硬度测试是一个难于解决的问题。一直没有一个较为理想的解决方案。只有少数体积和重量较小的模具可以搬到台式洛氏硬度计上测试。里氏硬度计为成品、半成品模具的硬度测试提供了一个解决方案，可以先测试模具的里氏硬度，然后再换算成HRC洛氏硬度。里氏硬度计测量是目前模具行业应用最为普遍的硬度测试方法，而且美泰里氏硬度计应用最广泛的领域就是模具行业。如前面所述，成品、半成品模具合理的硬度范围是比较窄的，里氏硬度计不能满足这样的精度要求。但是这就是目前模具行业的现状，没有更好的解决办法。



  对于进行了表面的渗碳、渗氮或激光淬火处理，表面硬化处理的模具需要测试模具的表面硬度。渗碳层通常较厚，当渗碳层厚度大于0.8mm时，可直接用洛氏硬度计，测试HRC硬度。当渗碳层厚度在0.6-0.8mm时，可以采用洛氏硬度计的A标尺。A标尺的试验力较小，只有60kg（C标尺试验力是150kg），可以在模具表面压一个较浅的压痕，不至于将硬化层压透，硬度测试更准确。测得的HRA硬度值可方便地通过查表换算成HRC硬度值。对于较薄的渗碳层或渗氮层，只要厚度大于0.1mm，都可以采用表面洛氏硬度计。表面洛氏硬度计的试验力只有15kg、30kg或45kg。表面洛氏硬度压痕更小，例如，模具硬度为60HRC时，表面洛氏硬度值为90.6HR15N，压痕深度等于（100-90.6）X0.001mm=0.009mm，这样的压痕肉眼几乎难于分辨。因此表面洛氏硬度计还可以测试成品模具，测得的硬度值也可以换算成HRC硬度值。


硬度是模具钢最重要的性能，为了照顾到韧性等其他性能，模具硬度的最佳范围是一个比较窄的区间，因此，如何能在现场使用美泰便携式硬度计快速、精确地测试模具硬度在模具制造和使用单位具有十分重要的意义。它可以提升模具产品的质量，提升模具制造的技术水平，延长模具寿命。