模具材料的抗热疲劳能力和断裂韧性

热疲劳抗力表征了模具材料热疲劳裂纹萌生前的工作寿命和萌生后的扩展速率。热疲劳抗力通常以20~750度条件下反复加热冷却时，所发生裂纹的循环次数和当循环一定次数后测定裂纹长度来确定。热疲劳抗力高的模具材料不易发生热疲劳裂纹，或当裂纹萌生后，扩展量小，扩展缓慢。断裂韧性则表征了裂纹失稳扩展抗力，断裂韧性高，则裂纹不宜发生失稳扩展。

除常规力学性能如冲击韧性，抗压强度，抗弯强度等一次性断裂抗力指标外，小能量多次冲击断裂抗力更符合冷作模具实际使用状态性能，作为模具材料的性能指标还包括抗压疲劳强度，接触疲劳强度等。这种疲劳断裂抗力指标是由在一定循环应力下测得的断裂循环次数，活在一定循环次数下导致断裂的载荷来表征的，是否把断裂韧性作为冷作模具材料的一想重要性能指标，尚待研究和讨论。热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括抗热疲劳性能，机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

抗热疲劳性能反应材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多，机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量，断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹简短具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。

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