冷作模具钢的过载失效是什么

过载失效指模具钢材本身承载能力不足以抵抗工作载荷(包括约10%的随机波动载荷)作用引起的失效，包括模具钢材韧度不足和强度不足两类失效。对模具钢材韧度不足出现的脆断失效应予以重视。
⑴模具钢材韧度不足失效。此类失效前无宏观征兆和断裂突发性，是冷作模具失效中危险的事故，此类失效增出现过人身事故，给生产安全和经济建设造成很大的损失。这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现，如冲头折断、开裂、甚至发生爆裂，其特征是失效产生前无明显塑性变形，宏观断口无剪切唇，且比较平坦，造成模具不可修复的永久失效。

这种失效与模具钢材韧度不足、承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知，冲头失效前承受的工作应变能力是模具钢材断裂消耗能的上千倍，说明了工作时冲头承受高潜在动能和低的断裂抗力。根据能量守恒原理，冲头断裂势能大部分转变为扩展动能，其扩展的极限速度可达103m/s。当模具结构存在应力集中，如六方冷镦冲头尾部过渡区r≤1mm时，应力集中系数Kt=2；冷挤压冲头台阶处r=3mm时，Kt=1.3；甚至机械加工刀痕、磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节，产生失稳断裂。高碳、高合金的冷作模具钢，使用状态为回火马氏体和二次析出相，含有较多一次剩余碳化物，材料硬度高，基体吸收能量、松弛应力——应变的能力低，一次碳化物的不均匀性分布又严重降低了材料韧度。因此，这类失效断口看不到宏观变形，微观变形的尺寸大致与碳化物间距相当。

⑵强度不足失效。在冷镦、冷挤压冲头中，材料抗压、弯曲抗力不足，易出现镦头下凹、弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效，这与工作载荷过大，模具硬度偏低有关。实际经验表明，黑色金属冷镦冲头硬度小于HRC56、冷挤压冲头硬度小于HRC62时易出现这类失效，同时说明材料强度不足，塑性有余，有韧度潜力可以发挥。解决此类模具早期失效的经验方法是脆断失效减硬度，变形失效增硬度。

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