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模具工業(yè)中硬度檢測(cè)的重要性
模具工業(yè)中硬度檢測(cè)的重要性
在工業(yè)生產(chǎn)中，模具鋼是模具工業(yè)的主體材料，模具的使用壽命和制成零件的精度、質(zhì)量、外觀性能，除與模具的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造精度，以及機(jī)床精度和制造操作有關(guān)外，正確地選用模具材料和正確地執(zhí)行熱處理工藝也是關(guān)重要的。模具的熱處理質(zhì)量和使用性能通常都以硬度作為判斷的依據(jù)
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標(biāo)。模具在工作時(shí)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(chǎng)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(zhǎng)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(biāo)。零件成形時(shí)金屬和模具型腔表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磨損了型腔表面，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(píng)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(cè)試主要針對(duì)三種情況，即模具鋼材料的硬度檢測(cè)，經(jīng)過(guò)熱處理的半成品模具的檢測(cè)硬度，要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度檢測(cè)。
模具鋼材料主要是經(jīng)過(guò)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(hù)可直接加工成模具而不必進(jìn)行后續(xù)熱處理。模具鋼按鋼種分類(lèi)可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各種模具鋼都規(guī)定了出廠硬度要求，要求對(duì)鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進(jìn)行檢驗(yàn)。里氏硬度計(jì)被廣泛應(yīng)用，它測(cè)試快速，方便，測(cè)試值可自動(dòng)轉(zhuǎn)換成布氏硬度值，因此得到一定程度的應(yīng)用。但是里氏硬度計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)硬度測(cè)試原理，影響儀器準(zhǔn)確性的因素較多，對(duì)材料表面光潔度的要求也很高，硬度值轉(zhuǎn)換的誤差也較大，因此，其精度盡管常常高于簡(jiǎn)易便攜式布氏硬度計(jì)和錘擊式布氏硬度計(jì)，但是還要遠(yuǎn)低于常規(guī)的布氏和洛氏硬度計(jì)。好在模具鋼材對(duì)硬度測(cè)試的精度要求也不高。
完成了機(jī)械加工的模具鋼材料要進(jìn)行淬火回火處理，再經(jīng)過(guò)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(cè)更為重要，因?yàn)檫@時(shí)的材料硬度是一個(gè)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)，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(jì)，測(cè)試HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有 佳的綜合力學(xué)性能，既要有足夠的硬度，同時(shí)還要有一定的韌性，而硬度和韌性是一對(duì)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， 佳的硬度值就會(huì)被限制在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)，通常只有2-4個(gè)HRC單位。
成品、半成品模具的硬度測(cè)試是一個(gè)難于解決的問(wèn)題。一直沒(méi)有一個(gè)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(tái)式洛氏硬度計(jì)上測(cè)試。里氏硬度計(jì)為成品、半成品模具的硬度測(cè)試提供了一個(gè)解決方案，可以先測(cè)試模具的里氏硬度，然后再換算成HRC洛氏硬度。盡管里氏硬度計(jì)誤差較大，但是還是目前模具行業(yè)應(yīng)用 為普遍的硬度測(cè)試方法，據(jù)了解，里氏硬度計(jì)應(yīng)用 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(jì)不能滿(mǎn)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(méi)有更好的解決辦法。
對(duì)于進(jìn)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(cè)試模具的表面硬度。滲碳層通常較厚，當(dāng)滲碳層厚度大于0.8mm時(shí)，可直接用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRC硬度。當(dāng)滲碳層厚度在0.6-0.8mm時(shí)，可以采用洛氏硬度計(jì)的A標(biāo)尺。A標(biāo)尺的試驗(yàn)力較小，只有60kg（C標(biāo)尺試驗(yàn)力是150kg），可以在模具表面壓一個(gè)較淺的壓痕，不于將硬化層壓透，硬度測(cè)試更準(zhǔn)確。測(cè)得的HRA硬度值可方便地通過(guò)查表?yè)Q算成HRC硬度值。對(duì)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(jì)。表面洛氏硬度計(jì)的試驗(yàn)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(shí)，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(jì)還可以測(cè)試成品模具，測(cè)得的硬度值也可以換算成HRC硬度值。
硬度是模具鋼 重要的性能，為了照顧到韌性等其他性能，模具硬度的 佳范圍是一個(gè)比較窄的區(qū)間，因此，如何能在現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式儀器快速、地測(cè)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(zhǎng)模具壽命。