1.熱磨損失效

熱作模具型腔內(nèi)的磨損與冷作模具磨損的形成因素不同。熱模鍛的磨損主要是模具與被加工的紅熱金屬坯料之間的摩擦得不到潤滑，被紅熱的金屬坯料氧化，型腔表面層被回火軟化，而氧化又加劇了磨損，同時發(fā)生氧化磨損和粘著磨損。磨損不僅破壞模具的尺寸精度，使鍛件超差，也可以使模具表面出現(xiàn)擦傷溝槽，因而破壞鍛件的表面粗糙度。此外，擦傷溝槽又是熱疲勞裂紋的萌生處。由于擦傷槽地，因而破壞鍛件的表面粗糙度。此外，擦傷溝槽又是熱疲勞裂紋的萌生處。由于擦傷溝槽破壞了鍛件的表面粗糙度，或是由于擦傷溝槽誘發(fā)了熱疲勞開裂而使模具失效。

溫升比上模嚴重使模腔表層軟化較快，由于基體硬度較低（48HRC），磨損嚴重，而由于基體韌性較好，裂紋未迅速擴展而導致模具斷裂，但模具因嚴重的磨損已無法鍛成合格產(chǎn)品而報廢。而熱沖壓的上沖模，硬度為51HRC，在鍛造3000件后就在沖頭邊緣和金屬流變最激烈的部位出現(xiàn)磨損和細小裂紋。隨著鍛造次數(shù)的增加，裂紋擴大、數(shù)量增多，當鍛造到6300件左右時模具斷裂失效。

對于同樣的模具材料，對模具磨損有較大影響的因素是模具的溫度與模具的硬度。溫度越高則模具硬度越低，模具愈軟則磨損量愈大。解剖分析了尺寸為（230×280×225）mm的5CrNiMo鋼制鍛模，模具熱處理后的硬度為45～47HRC。在鍛壓2000件后，模具型腔表面附近的硬度降低到35HRC。由于模具硬度的降低，使模具易于磨損。

模具表面形成的薄而致密的氧化物薄膜能防止鍛造材料與模具的咬合，并抑制熱量的傳遞，具備潤滑作用。但是如果形成厚的氯化物層，反而易于形成脫落層促進模具的磨損。所以模具材料應具有某種程度的抗氧化性。

2.斷裂失效

斷裂和開裂失效在熱鍛模中約占總失效量的20%～25%，在壓鑄模中約占5%～10%左右。由于斷裂往往具有突發(fā)性，在危害模具壽命的失效事故中，以早期斷裂最普遍。發(fā)生早期限斷裂失效的模具，其壽命往往很短，其鍛壓次數(shù)多則千余次，少則數(shù)百次甚至數(shù)十次。

造成模具斷裂和開裂的原因很多，除了模具安裝和操作不當外，與模具設計、材質(zhì)選擇、加工質(zhì)量不佳削弱模具的承載能力、熱處理工藝不當、強韌性配合默契有問題等有密切的關(guān)系。斷裂往往起源泉于模腔源碼角處或應力集中的部位。熱鍛模裂紋，斷口較平坦，無明顯的裂紋擴展停頓線，宏觀無塑性變形和剪切唇，顯示出脆性斷裂特征。斷口微觀形貌為解理和準解理特征。

實踐表明，如模塊熱處理后的硬度偏高，易產(chǎn)生早期脆斷。模塊硬度提高后，將降低鋼的斷裂韌度及沖擊韌度，顯著地增加脆斷傾向。模塊硬度提高，又使模具的冷熱疲勞抗力降低，這就使模具型腔表面過早地產(chǎn)生熱疲勞裂紋，由于鋼的斷裂韌度較低，使熱疲勞裂紋的尺寸很小就可能達到臨界尺寸，進而迅速失穩(wěn)擴展導致模具脆斷。

如果模塊的回火溫度確定在出現(xiàn)回火脆性的區(qū)間內(nèi)，就增大了早期脆斷的可能性。5CrNiMo鋼淬火后，在300～450℃之間回火時，無論是沖擊韌度試樣或斷裂韌度試樣，其微觀斷口形貌以沿晶斷裂為主，說明回火脆性造成了脆性斷裂。

 

熱作模具的型面堆塌

模具在服役過程中，模腔型面變形下塌，使被加工零件尺寸超差，從而造成模具失效。這種失效形式主要出現(xiàn)在熱鍛模、熱輥鍛模上，尤其是熱鍛模的下模。鍛壓金屬材料的模具，被鍛毛坯的溫度高達1000℃以上，模具表面與高溫毛坯接觸時，將會有大量的熱量傳到模具表面，即使采取了強制冷卻措施，也不一定能將模具的表面溫度下降到很低的程度，根據(jù)鍛壓工藝特點、模具的結(jié)構(gòu)和冷卻的效果，大約在500～600℃波動。下模經(jīng)受熱影響更大，容易使其型腔表面軟化、變形，導致塌陷。實踐表明，當模具表面層的硬度由于過度回火而被軟化到30HRC以下時，容易發(fā)生塑性變形。

在鍛造熱強性較高的材料時，或模具硬度較低，抗壓強度不足時，也容易引起模具型腔塌陷而失效。

熱鍛模在鍛造18Cr2Ni4WA鋼時，僅鍛壓1000件左右模腔就下陷變形而失效。在下塌區(qū)周圍，由于受到拉抻應力的作用，還出現(xiàn)了細小的橫向裂紋。沖擠低碳鋼杯形鍛件的沖頭，但其頭部圓弧部分由于壁厚達30mm，雖然冷卻正常進行，但由于熱傳導路程較長，使該處的溫度升高，心部C點硬度為49～51HRC，距表面2mm處的A、B兩處的硬度下降到14～29HRC，使模具材料過度回火而軟化變形。