Wydajność stali matrycowej
Odporność na zmęczenie cieplne
Oprócz okresowej zmiany obciążenia, na stal matrycową do pracy na gorąco wpływa również wysoka temperatura oraz okresowe szybkie schładzanie i szybkie nagrzewanie. Dlatego ocena odporności na pękanie stali matrycowej do pracy na gorąco powinna zwracać większą uwagę na właściwości termiczne i mechaniczne zmęczenia materiału. Zmęczenie termomechaniczne to kompleksowy wskaźnik wydajności, który obejmuje trzy aspekty: wydajność zmęczenia cieplnego, tempo wzrostu pęknięć zmęczeniowych mechanicznych i odporność na pękanie.
Odporność na zmęczenie cieplne odzwierciedla żywotność materiału przed zapoczątkowaniem pęknięć spowodowanych zmęczeniem cieplnym. Liczba cykli termicznych materiału o wysokiej odporności na zmęczenie cieplne jest większa. Szybkość propagacji pęknięcia zmęczeniowego mechanicznego odzwierciedla wielkość propagacji każdego cyklu naprężenia, gdy pęknięcie propaguje się do wewnątrz pod wpływem nacisku kucia po zapoczątkowaniu pęknięcia zmęczeniowego cieplnego. Odporność na pękanie odzwierciedla odporność materiału na niestabilną propagację istniejących pęknięć. W przypadku materiału o wysokiej odporności na pękanie pęknięcie musi mieć odpowiednio wysoki współczynnik intensywności naprężeń na wierzchołku pęknięcia, czyli dużą długość pęknięcia, jeśli ma mieć propagację niestabilności. Pod ciągłym obciążeniem w matrycy występuje już pęknięcie zmęczeniowe. Jeśli wartość odporności na pękanie materiału matrycy jest wysoka, pęknięcie musi propagować się głębiej, zanim może wystąpić niestabilność.
Innymi słowy, odporność na zmęczenie cieplne określa część życia przed zapoczątkowaniem pęknięcia zmęczeniowego; Szybkość wzrostu pęknięć i odporność na kruche pękanie mogą określać część życia, w której po zainicjowaniu pęknięcia następuje wzrost podkrytyczny. Dlatego też, aby uzyskać wysoką żywotność matrycy do pracy na gorąco, materiał matrycy powinien charakteryzować się wysoką odpornością na zmęczenie cieplne, małą szybkością wzrostu pęknięć oraz wysoką odpornością na pękanie.
Wskaźnik odporności na zmęczenie cieplne można mierzyć liczbą zapoczątkowanych pęknięć zmęczeniowych, liczbą pęknięć zmęczeniowych po określonym cyklu termicznym oraz średnią głębokością lub długością.
Odporność na zużycie
Najważniejszym czynnikiem decydującym o żywotności matrycy jest często odporność na zużycie materiału matrycy. Matryca jest poddawana podczas pracy znacznym naprężeniom ściskającym i sile tarcia, dlatego wymagane jest, aby matryca mogła zachować swoją dokładność wymiarową przy silnym tarciu. Zużycie formy obejmuje głównie zużycie mechaniczne, zużycie oksydacyjne i zużycie stopione. Aby poprawić odporność stali matrycowej na ścieranie, konieczne jest nie tylko utrzymanie wysokiej twardości stali matrycowej, ale także zapewnienie rozsądnego składu, morfologii i rozmieszczenia węglika lub innej fazy utwardzania w stali. W przypadku matrycy eksploatowanej w warunkach dużego obciążenia i zużycia przy dużych prędkościach wymagane jest, aby powierzchnia stali matrycy mogła tworzyć cienką i gęstą warstwę tlenku o dobrej przyczepności, utrzymywać smarowanie, zmniejszać zużycie topnienia między matrycą a przedmiotem obrabianym, takie jak przyklejanie, spawanie i tak dalej, i zmniejszają utlenianie powierzchni matrycy, powodując zużycie oksydacyjne. Tak więc stan pracy matrycy ma duży wpływ na zużycie stali.
Odporność na zużycie można zmierzyć metodą badań symulacyjnych, a względny wskaźnik odporności na zużycie (E) można wykorzystać jako parametr do scharakteryzowania poziomu odporności na zużycie w różnych składach chemicznych i stanach organizacyjnych. Aby pokazać żywotność przed określoną wysokością zadziorów, odzwierciedlić poziom odporności na zużycie różnych rodzajów stali; Test porównano ze stalą Cr12MoV (tj. =1).
Opór okluzyjny
Odporność na gryzienie to tak naprawdę odporność na „zimne spawanie”. Ta właściwość jest ważniejsza w przypadku materiałów matrycowych. Podczas testu, w warunkach tarcia suchego, badana próbka stali narzędziowej i materiał z tendencją okluzyjną (taki jak stal austenityczna) wykonują ruch podwójnego tarcia ze stałą prędkością, a obciążenie stopniowo wzrasta z określoną prędkością. W tym czasie moment obrotowy również odpowiednio wzrasta. Obciążenie nazywa się „krytycznym obciążeniem okluzyjnym”, im wyższe obciążenie krytyczne, tym silniejszy opór okluzyjny.
