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模具工業中硬度檢測的重要性
模具工業中硬度檢測的重要性
在工業生產中，模具鋼是模具工業的主體材料，模具的使用壽命和制成零件的精度、質量、外觀性能，除與模具的設計技術、制造精度，以及機床精度和制造操作有關外，正確地選用模具材料和正確地執行熱處理工藝也是關重要的。模具的熱處理質量和使用性能通常都以硬度作為判斷的依據
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標。模具在工作時的受力狀態是復雜的，如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應力作用，因此它應具有良好的阻止模具轉變成較軟或塑性狀態的能力，并且在長期工作環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。零件成形時金屬和模具型腔表面發生相對運動，磨損了型腔表面，使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發生變化而失效。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，評估模具耐磨性好壞的主要依據也是硬度。
模具鋼的硬度測試主要針對三種情況，即模具鋼材料的硬度檢測，經過熱處理的半成品模具的檢測硬度，要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度檢測。
模具鋼材料主要是經過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒，一般以退火狀態供貨。某些塑料模具鋼還以預硬狀態（調質處理）供貨，用戶可直接加工成模具而不必進行后續熱處理。模具鋼按鋼種分類可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼，中國標準對于各種模具鋼都規定了出廠硬度要求，要求對鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進行檢驗。里氏硬度計被廣泛應用，它測試快速，方便，測試值可自動轉換成布氏硬度值，因此得到一定程度的應用。但是里氏硬度計采用的是動態硬度測試原理，影響儀器準確性的因素較多，對材料表面光潔度的要求也很高，硬度值轉換的誤差也較大，因此，其精度盡管常常高于簡易便攜式布氏硬度計和錘擊式布氏硬度計，但是還要遠低于常規的布氏和洛氏硬度計。好在模具鋼材對硬度測試的精度要求也不高。
完成了機械加工的模具鋼材料要進行淬火回火處理，再經過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更為重要，因為這時的材料硬度是一個非常重要的質量指標，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，測試HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有 佳的綜合力學性能，既要有足夠的硬度，同時還要有一定的韌性，而硬度和韌性是一對矛盾，為了在具有合理韌性的條件下，便模具具有較高的硬度， 佳的硬度值就會被限制在一個比較窄的范圍內，通常只有2-4個HRC單位。
成品、半成品模具的硬度測試是一個難于解決的問題。一直沒有一個較為理想的解決方案。只有少數體積和重量較小的模具可以搬到臺式洛氏硬度計上測試。里氏硬度計為成品、半成品模具的硬度測試提供了一個解決方案，可以先測試模具的里氏硬度，然后再換算成HRC洛氏硬度。盡管里氏硬度計誤差較大，但是還是目前模具行業應用 為普遍的硬度測試方法，據了解，里氏硬度計應用 廣泛的領域就是模具行業。如前面所述，成品、半成品模具合理的硬度范圍是比較窄的，里氏硬度計不能滿足這樣的精度要求。但是這就是目前模具行業的現狀，沒有更好的解決辦法。
對于進行了表面的滲碳、滲氮或激光淬火處理，表面硬化處理的模具需要測試模具的表面硬度。滲碳層通常較厚，當滲碳層厚度大于0.8mm時，可直接用洛氏硬度計，測試HRC硬度。當滲碳層厚度在0.6-0.8mm時，可以采用洛氏硬度計的A標尺。A標尺的試驗力較小，只有60kg（C標尺試驗力是150kg），可以在模具表面壓一個較淺的壓痕，不于將硬化層壓透，硬度測試更準確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。對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。表面洛氏硬度計的試驗力只有15kg、30kg或45kg。表面洛氏硬度壓痕更小，例如，模具硬度為60HRC時，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還可以測試成品模具，測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 佳范圍是一個比較窄的區間，因此，如何能在現場使用便攜式儀器快速、地測試模具硬度在模具制造和使用單位具有十分重要的意義。它可以提升模具產品的質量，提升模具制造的技術水平，延長模具壽命。