按照磨損機理，磨損包括磨粒磨損、粘著磨損、疲勞（含冷熱疲勞和機械疲勞）磨損、氧化（腐蝕或化學）磨損。研究鍛模的失效是要找到失效的根本原因，采取預防措施，盡量避免早期和偶然失效，延長正常失效的時間。

根據模具的磨損形式，典型的鍛模正常失效類型主要有：磨蝕、熱疲勞裂紋、機械疲勞裂紋、粘著和塑性變形。當然，還有脆性斷裂損壞，那是由于不正常操作或鍛模先天質量不合格造成的，屬于非正常破壞，屬于早期失效或偶然失效。

1）磨蝕

在模鍛加載過程中，模膛表面與熱坯料的熱傳導加劇、金屬流動與模膛表面摩擦產生巨大的熱效應，在二者的共同作用下，會引起很高的瞬時溫升，產生氧化反應。氧化反應所形成的氧化膜在鍛造載荷和金屬流動沖刷作用下會剝落，成為磨粒。如果模膛表面的瞬時溫升使模具材料軟化或熔融時，沿模膛表面流動的金屬就會將模具的已軟化或熔融部位沖刷起皺、加速腐蝕，形成凹坑。

模具在正常使用情況下，在高溫、高壓條件下的模膛表面，由于氧化皮、潤滑劑中的硬質顆粒及其他固體顆粒等隨金屬流動的沖刷以及環境介質的腐蝕，引起模具表面機械磨損、氧化、腐蝕和熔融，這些統稱為磨蝕。磨蝕大多以較緩慢的速度進行，但它是鍛模最覺的損壞形式，其主要特征是外圓角和棱角半徑增大、平面下凹或出現凹坑、表面溝痕、剝落和粘模等。

（1）熱鍛模具模膛表面各部位的摩擦和磨損主要取決于相應部位的受力狀態、幾何形狀和表面粗糙度等。根據各部位所受的負荷和金屬流動特征，模膛表面大致可分為三個區域：壓（應）力區（無滑移區或死區）、剪切（應力）區（滑移區）和過渡區（微滑移區）。

①壓（應）力區或稱無滑移區。坯料相對于模膛表面基本不流動，模膛主要承受壓應力的作用，實質上相當于鐓粗工序的死區。該區域的中心部位可能產生極高的壓應力，可能將模膛表面局部壓凹，也可能發生坯料與模膛粘結，在模鍛鈦合金和鋁合金鍛件時，這種坯料粘結在模膛上的現象時有發生。在壓應力的作用下，模膛表面不斷粗糙化，逐漸形成點狀抗穴，最后擴展為網狀的壓痕。

②剪切（應力）區哉稱滑移區。坯料相對于模膛表面劇烈流動，模膛承受坯料流動形成的剪切應用作用，此外也還承受壓應力的作用，該區的受力狀態相當于鐓粗工序的最大變形區。該區（特別是模膛表面已因回火而軟化的部位）在金屬流動的沖刷作用下，將模膛表面拉傷，形成與金屬滑移方向一致的溝槽。

③過渡區或稱微滑移區。一般位于滑移區和死區之間。其受力狀態和磨蝕特征都介于二者之間。其磨蝕特征是在金屬滑移方向形成具有橢圓形凹坑的間斷溝槽。

（2）熱鍛模的機械磨損和腐蝕、熔融磨損出現的部位的狀態。機械磨損和氧化磨損主要導致模膛尺寸和形狀發生變化，最終使模具的外圓磨鈍和模膛側壁擴展致使模報廢；而腐蝕和熔融主要影響模膛表面質量，使鍛模形成嚴重折皺和凹坑而無法修理，造成報廢。

2）粘著

當鍛造潤滑不充分時，工件和模具的相對滑動表面在摩擦力的作用下，氧化膜破裂，新鮮金屬表面裸露出來，在分子力的作用下，兩個表面發生焊合。若變形蓮荷不能克服焊點的結合力，工件將粘附在模具上；若變形載荷能夠克服焊點的結合力，工件將被撕裂，部分工件金屬粘附在模具上。按照磨損機理，粘著是磨損的一種形式。

化學性質活潑（如鋁和鈦等）和互溶性強的金屬粘著性大。熱穩定性低和內應力大的顯微組織粘著性大。載荷大、溫度高和滑動速度快的變形粘著性大。此外，環境介質對粘著性也有影響。

3）機械疲勞裂紋

（1）機械疲勞裂紋及其形貌：鍛模在長期連續使用過程中，由于脈沖負荷的作用，在應力最高的薄弱部位逐漸疲勞，萌生微裂紋。微裂紋進一步擴展成為機械疲勞裂紋，繼續使用該模具，裂紋變得越來越大，最后模具突然斷裂破壞。

疲勞裂紋總是從模具表面和內部的缺陷處開始的，當模具內部受力不均勻，局部區域就會出現較大的應力集中，在循環載荷的反復作用下，應力集中處最先萌生裂紋，在連續使用過程中，裂紋擴展，最后引起斷裂。當模具材料的斷裂韌性高可有效防止裂紋萌生及降低裂紋擴展速率，從而減少疲勞斷裂失效。

（2）常見機械疲勞裂紋的產生部位：機械疲勞裂紋一般首先出現在模膛表面，產生的部位因模膛的結構而異。當模膛表面存在冶金缺陷或機械損傷時，由于應力集中使機械疲勞提前發生，例如在模具尺寸過渡（圓角、尖角、凹模）處、刀痕、磨損溝痕和材料冶金缺陷（夾雜、嚴重偏析）處。在載荷的作用下，當這些部位的應力超過材料疲勞極限時，就會產生機械疲勞裂紋。在模具疲勞裂紋引起的失效中，錘鍛模比機械壓力機模具多30%左右。

疲勞裂紋易發生在模膛底部承受較大彎曲力矩的拐角部位，其伸展方向與鍛擊方向呈45^。，對于圓截面模膛側壁，疲勞裂紋也易產生在深而窄的模膛底部及凸緣根部，因應力集中和受彎曲力矩而形成沿凸緣根部伸展。因為曲軸的形狀結構決定金屬在填充模膛過程中首先要進行軸向流動，即向長度方向運動，使模膛的凸緣部位反復推拉運動，在巨大的彎矩作用下，凸緣根部勢必產生疲勞，形成疲勞裂紋。當長期作用在凸緣根部的力矩超過模具的疲勞極限時，根部開始開裂，嚴重時可使凸緣連根拔掉，疲勞裂紋也是曲軸模具失效最常見的形式之一。

4）冷熱疲勞裂紋

冷熱疲勞裂紋包括冷熱疲勞引起的冷熱疲勞裂紋和相變引起的相變裂紋。冷熱疲勞裂紋以網狀的形式出現，也有呈放射狀、平行狀等細小裂紋或局部崩裂形式出現，也稱“龜裂”，冷熱疲勞裂紋經常是產生折皺的前奏。產生冷熱疲勞裂紋的主要原因是模鍛過程中坯料在加載狀態與模膛的接觸時間過長和模具預熱和冷卻不當。“龜裂”多數出現在模膛中變形金屬流動緩慢的部位。模具正常損壞報廢時，其表面均有微小的網狀裂紋（龜裂）。

5）塑性變形

模具在生產過程中承受有大的不均勻應用，當模具的某個部位的應用超過當時溫度下模具材料的屈服強度時，則發生塑性變形，從而改變模具的幾何形狀或尺寸，造成模具失效。

在熱負荷反復作用下，模膛表面會發生回火，硬度降低，在鍛造載荷的作用下，模膛的變形金屬高速流動的部位被劇烈的摩擦熱效應進一步軟化，或模膛某部位在高溫金屬包圍中而軟化，如曲軸模膛中的凸緣，會產生局部區域的塑性變形，常見于模膛塌陷、模膛側壁擴展、凸臺和棱角倒塌等。

此外，在模鍛過程中，如果模具鋼強度不足，也會使模壁產生塑性變形或模具承擊面積太小而產生塌陷，深擠壓沖頭在高溫金屬包圍下易軟化，并在擠壓時產生彎曲變形。

6）脆性斷裂

脆性斷裂是以模塊折斷、劈裂和脆裂等形式出現，一般是由于坯料溫度過低、無鍛件空擊、鍛模預熱溫度過低（尤其是冬季）和鍛模安裝不當等操作不當以及模具材質低劣、模膛表面應力集中等原因造成的。

當模塊出現過熱、過燒、回火不足、內應力過大、材質存在嚴重冶金缺陷（如組織不均勻，嚴重成分偏析、夾渣、淬透性差或模塊鍛造比小，未能揉碎碳化物）、大型錘鍛模內部存在殘余應力時韌性不足、模膛內內圓角過小、模膛表面有刀痕或表面粗糙時，都能造成應力集中，即使在正常操作和較小的機械負荷情況下，也可能造成鍛模脆性破裂。

例如，某鍛造公司新制造的16MN摩擦壓力機模架，墊板厚度60mm，材料5CrNiMo，上面有12mm深的十字鍵模，還有四條開通的緊固模具的梯形模，使用一個月后即發生脆性斷裂。經檢測是材料的鎳含量低，且硬度過高（52HRC）所致。眾所周知，5CrNiMo硬度大于48HRC時，沖擊韌性ak值下降很快，這是造成墊板脆性斷裂的原因。后來，按原設計圖紙制造的新墊板（圖形相同，化學成分合格，硬度45HRC～47HRC），即達到正常使用要求。

再如，某鍛造公司每年有幾十套鍛模的十字鍵槽斷裂，其原因是十字鍵槽的內圓角太小（R2mm）產生應力集中而造成的。十字鍵槽的內圓角太小，若有刀痕或粗糙度高，再加上模具預熱溫度低或不均勻，極易造成模具斷裂。

必須指出，上述熱鍛模具的每種失效模式（磨蝕、熱疲勞裂紋、機械疲勞裂紋、粘著和塑性變形）并不是單獨發生、發展而孤立存在的，而是由于熱鍛模具的工作條件十分復雜，在一副模具上往往出現多種形式的損傷。這些損傷往往相互作用與促進，會加速鍛模的失效過程。例如，磨蝕的溝痕既可以成為機械疲勞斷裂的裂紋源，加速疲勞裂紋的萌生和擴展，也可以由于應力集中成為脆性斷裂的起點。再如，冷熱疲勞裂紋或機械疲勞裂紋也會加速鍛模的磨蝕和脆性斷裂。