模具在生（shēng）產應用過程中，經常發生各種不（bú）同情況的失效，浪費（fèi）大量的人力、物力，影響（xiǎng）了生產進度。

(1)塑性變形（xíng）

塑性變形即承受負荷大於屈服強度而產生的變形。如（rú）凹（āo）模出現型腔塌陷、型孔擴大、棱角倒塌以及凸模出現鐓粗、縱向彎曲等（děng）。尤其（qí）是熱作模具，其工作（zuò）表麵與高溫材料接觸（chù），使型腔表麵溫度往（wǎng）往超過熱作模具（jù）鋼的回（huí）火溫度，型槽內壁（bì）由於軟化而被壓塌或壓堆。低淬透性的鋼種用作冷鐓模時，模具在（zài）淬火加熱後，對內孔進行噴水冷卻產（chǎn）生一個硬化層（céng）。模具在使用時，如冷鐓力（lì）過（guò）大，硬化層下麵的基底抗壓屈（qū）服強度不高，模具孔（kǒng）腔便被壓塌。在硬度相同的情況下，不同（tóng）化學成分的鋼具有的抗壓強度不同，當鋼硬度為63HRC時，下列4種鋼的抗屈服強度由高到低依次為:W18Cr4V> Cr12>Cr6wV>5CrNiW

(2)磨損（sǔn）失效

磨（mó）損失效是指刃口鈍化、棱角變圓、平麵下陷、表麵溝痕、剝落粘膜(在摩擦中模具工作表麵粘了些坯料金屬)。另外，凸（tū）模在工作中，由於潤滑劑燃（rán）燒後轉化為高壓氣體，對凸模表麵進行劇烈衝刷，形成汽蝕。 

冷衝時（shí），如果（guǒ）負荷不大，磨（mó）損類型主（zhǔ）要為氧化，磨損也可（kě）為某種程度的咬合磨損，當刃口部分變鈍或衝壓負荷較大時，咬合磨損的情況會變得嚴重，從麵使（shǐ）磨損加快，模具鋼的耐磨性不僅取決於其硬（yìng）度（dù），還取決於碳化物的性質、大小、分布和數量，在模具鋼中，目高速鋼和高鉻鋼的耐磨（mó）性較高。但在鋼中存在有嚴重的碳化物偏析或大顆粒的碳化物情況下，這些碳化（huà）物易剝落，而引起磨粒磨損，使磨損加快。較輕冷作模具鋼(薄板衝裁、拉伸、彎曲等)的衝擊，載荷不大（dà），主要（yào）為靜磨損。在靜（jìng）磨損條件下，模具鋼的含碳量多，耐磨性就大。在衝擊磨損條件下(如冷（lěng）鐓、冷擠、熱鍛等)，模具鋼中過多的碳化物無助於提高耐磨（mó）性，反而因衝擊磨粒磨損，而降低耐磨性。

研究表明，在衝擊磨粒磨損條件下，模具鋼含（hán）碳量以0.6%為上限，冷鐓模（mó）在衝擊載荷條件下工作，如模具鋼中碳化物過多（duō），容（róng）易（yì）因衝擊磨損而出（chū）現表麵剝落。這些剝落的硬（yìng）粒子（zǐ）將成為磨（mó）粒（lì），加（jiā）快磨損速度（dù）。熱作模具的型腔表麵，由於高溫（wēn）軟化而使耐磨（mó）性降低，此外，氧化鐵皮也起到磨料的作用，同時還有高溫氧化腐蝕作用。

(3)疲勞失效

疲勞失效的特征（zhēng）:模具某些部（bù）位經過一定的服役期，萌（méng）生了細小（xiǎo）的裂紋，並逐（zhú）漸向縱深擴展，擴展（zhǎn）到一定尺寸時，嚴重削（xuē）弱模（mó）具的承載能力而引起斷裂。疲勞裂紋（wén）萌生於應力較大部位，特別是應力集中部位(尺寸過渡、缺口、刀痕、磨損裂紋等（děng）處（chù）)，疲勞斷裂時斷（duàn）口分兩部分，一部（bù）分為疲勞裂紋發展形成的疲勞處破裂斷（duàn）麵（miàn），呈現貝殼狀，疲勞源位於貝殼頂點。另一部分（fèn）為突然斷裂，呈現不平整粗糙斷麵。

冷作模具在高硬狀態下工作時，模具鋼具有很高的屈服強度和很低的斷裂韌性。高的屈服強度（dù）有利於推遲疲勞裂紋的產生，但低（dī）的斷（duàn）裂韌性使疲勞裂紋的擴展速率加（jiā）快和臨界長度（dù）減小，使疲勞裂紋擴展（zhǎn）循環數大大縮短，因此，冷作模具疲勞壽命主要取決於疲（pí）勞
裂（liè）紋萌生（shēng）時間。

熱（rè）作模具（jù）一般在（zài）中等或（huò）較低的硬度狀態下服役，模具斷裝性比冷作（zuò）模具高（gāo）得多，因此，在熱作模具中，疲勞裂（liè）紋的擴展速度低於冷作模具，臨界長度大於冷作模，熱作模具疲勞裂（liè）紋的亞臨界擴展周期較冷作（zuò）模長得多，但（dàn）熱作模具表麵受急冷、急熱很易萌生冷熱疲勞裂紋，熱作模具的（de）疲勞裂紋萌生時間比（bǐ）冷作模（mó）短得多，因此，許多熱作模的疲勞斷裂壽命（mìng）主要取決於疲勞裂紋（wén）擴（kuò）展的時（shí）間。

(4)斷裂失效

斷裂失效常（cháng）見形式有崩刃（rèn）、劈裂（liè）、折斷、脹裂等，不同模具，斷裂的驅動力不同，冷作模具所受的主要為機械（xiè）作用（yòng）力(衝壓（yā）力)。熱（rè）作模所受除機械力外，還有熱應力和組織應力，有許（xǔ）多熱作模具的工作溫度較高，又采用強製冷（lěng）卻，其內應力可遠遠超過機械應力，因（yīn）此，許多熱作模的斷裂主要（yào）與內應力（lì）過大有關。

模具斷裂過程有兩種:一次性斷裂和疲（pí）勞斷裂（liè）。一次性斷裂為模具在衝壓時突然（rán）斷裂，裂（liè）紋一旦萌（méng）生，後即失穩、擴（kuò）展。它的主要原（yuán）因為嚴重超載或模具材料嚴重脆化（huà）(如過熱、回（huí）火不足、嚴重應力集中及嚴重的冶金缺陷等)。

模具（jù）失效原因及預防措（cuò）施如下：

(1)結（jié）構（gòu）設計不合理引起失效（xiào）

尖銳轉角(此處（chù）應力集中高於平均應力十倍以上)和過大的截麵變化造成應力集中，常常成（chéng）為（wéi）許多模具早期失效的根源，並且在熱處理淬火過程中，尖銳轉角引起（qǐ）殘餘拉應力（lì），縮短模具壽命。

預（yù）防措施:凸模各部的過渡應平緩圓（yuán）滑，任何小的刀痕都會引起強（qiáng）烈的應力集中，其直徑與長度應符合一定要求。

(2)模具材料質量差引起的失效

模具材（cái）料（liào）內部（bù）缺陷，如疏鬆、縮孔、夾雜、成分偏析、碳化物分布不均（jun1）、原表麵缺陷(如氧（yǎng）化、脫碳、折疊、疤痕等)影響鋼材性能。

①夾雜物過多引起失效（xiào）。鋼中存在夾雜物是模（mó）具內部產生裂紋的根源，尤其是脆（cuì）性氧化物和矽酸鹽等，在熱壓力加工中不發生塑性變形，隻會引起脆（cuì）性的破（pò）裂而形成微裂紋，在以後（hòu）的熱處理和使用中裂紋進一步擴展，而（ér）引起（qǐ）模具的開裂。此（cǐ）外，在磨削中，由於大顆粒夾雜物剝落從而（ér）造成表麵孔洞。

②表麵脫碳引起失效，模具鋼在熱壓力加工和退火時，常常由於加熱溫度過高，保（bǎo）溫時間過長，而造成鋼材（cái）表麵脫碳，嚴重脫碳的鋼材在（zài）機（jī）械加工後，有時仍殘留有脫（tuō）碳層，這樣在淬火時，由於內外層組織的不同(表（biǎo）麵脫碳（tàn）層為鐵素體，內部為珠光（guāng）體)造成組（zǔ）織轉變不一致，而（ér）產生（shēng）裂（liè）紋。

③碳化物分布不均引起失效。Cr12、Cr12MoV等模具（jù）鋼含碳量和合金元素含量較高，形成了許多共品碳（tàn）化物，這些碳化物在鍛造比較小時（shí），易呈現（xiàn）帶狀和（hé）網狀偏析，導致（zhì）淬火時常出現沿帶狀碳化物（wù）分（fèn）布的裂紋，模具在使用中裂紋進一步擴展（zhǎn），而造成模具開裂失效。

預防措施:鋼在鍛軋時，模具應（yīng）反複多方向鍛造，從而鋼中的共晶碳化（huà）物被擊（jī）碎得更細小均勻，保證鋼碳化物不均勻度級別要求。

(3)模（mó）具的機加工不當（dāng）

①切削中的刀痕模具的型腔（qiāng）部位或凸模的圓角部位在（zài）機加（jiā）工中，常常因進刀太深而使局部（bù）留（liú）下刀痕，造成嚴重應力集中，當進行淬（cuì）火處（chù）理時，應力集中部位極易產（chǎn）生（shēng）微裂紋。

預防措施:在零件粗加工的最後一道切削中，應盡量減少進刀量，提高模（mó）具表麵光潔度。

②電加工引起失（shī）效模具在進行電加工時，由於放電（diàn）產生大（dà）量的熱，將（jiāng）使模具被加工部位加（jiā）熱到很高溫度，使組織發生變化，形成所（suǒ）謂的電加工異常層，在異常層表（biǎo）麵（miàn）由於（yú）高溫（wēn）發生熔融，然（rán）後很快地凝固，該（gāi）層在顯微鏡下呈白色（sè），內部有許多微細的裂（liè）紋，白色層下（xià）的（de）區（qū）域發生淬火，叫（jiào）淬火層，再往裏由於熱影響減弱（ruò），溫度不高，隻發生回（huí）火，稱回火層。測定斷麵硬度分布:熔融再凝固層，硬度很高，達610~740HRC，厚度為30μm，淬火層硬度400~500HRC，厚為20um。回火屬（shǔ）高溫回火，組織較軟，硬度為380~400HRC，厚為（wéi）10μm。

預防措施:用機械方法去（qù）除異常層（céng）中的再凝固層，尤其是（shì）微觀（guān）裂（liè）紋;在電加工後進行一次低溫回火，使異常層穩定化，以防微裂紋擴展。
③磨削加（jiā）工造成失效模具型腔麵進行磨削加工時（shí），由於磨（mó）削速度過（guò）大，砂輪粒度過細或冷卻條件差等，均會導致磨削表麵過熱或（huò）引起表麵軟化，硬度降低，使模具（jù）在使用中因磨損嚴重或熱應力而產生（shēng）磨削裂紋，導致早期失（shī）效。

預防措施:采用切削力強的粗砂輪或黏結性差（chà）的砂（shā）輪;減少工件進給量（liàng）;選用合適的冷卻劑;磨削加工（gōng）後采用（yòng）250~350℃回（huí）火以除磨削應力（lì）。

(4)模具熱處理工藝不合適

①加熱速度模具鋼（gāng）中（zhōng）含有較多的碳和合金（jīn）元（yuán）素（sù），導熱性差因此，加（jiā）熱速度不能太快（kuài），應緩慢進行（háng），防止模（mó）具發生變（biàn）形和開裂。在空（kōng）氣爐中加熱淬（cuì）火時，為防止氧化和脫碳（tàn），采用裝箱保護加熱，此時升溫速度不宜過快，而透熱也應較慢。這樣，不會產生大的熱應力，比較安全。若模具加熱速度快，透熱快，模具內外會產生很大的熱應力。如果控製不當，很容易產生變形（xíng）或裂紋，必須采用預（yù）熱或減慢升溫加速度來預防。

②氧化和脫（tuō）碳模具淬火是在高溫下進行的，如不嚴格控製，表麵很易（yì）氧化和脫碳。另外，模具表（biǎo）麵脫碳後，由於內外層組織差異（yì），冷卻中出現較大的組織應力，導致淬火裂紋。

預防措施:可采用裝（zhuāng）箱保護處（chù）理，箱內填充防氧化和脫碳的（de）填充材料。