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

(1)塑性變形

塑性變形即承受負荷大於屈服強度而產（chǎn）生的變形。如凹模出現型腔（qiāng）塌陷、型孔擴（kuò）大、棱角（jiǎo）倒（dǎo）塌以（yǐ）及凸模出現鐓粗、縱向彎曲等。尤其是熱作模具，其工作表麵與高溫材料接觸，使型腔表麵溫度（dù）往往超過熱作模具鋼的回火溫度，型槽內壁由（yóu）於軟化而被壓塌或壓堆。低淬透性（xìng）的鋼種用作冷鐓模時，模具在淬火（huǒ）加熱後，對內孔進行噴水冷卻產生一個（gè）硬化層。模具在使用時，如冷鐓力過大，硬化層下麵的基底（dǐ）抗壓（yā）屈服強度不高，模具孔腔便被壓塌。在硬度相同的（de）情況下，不同化學成分的鋼具（jù）有的抗壓強度不同，當鋼硬度（dù）為63HRC時（shí），下列4種鋼的抗（kàng）屈服強度由（yóu）高到低依次為:W18Cr4V> Cr12>Cr6wV>5CrNiW

(2)磨損失效

磨（mó）損失效是指刃口鈍化、棱角變圓、平（píng）麵下（xià）陷、表麵溝痕、剝（bāo）落粘膜(在摩擦（cā）中模具工作表麵（miàn）粘（zhān）了些坯料金屬（shǔ）)。另外，凸模在工作中，由於潤滑（huá）劑燃燒（shāo）後轉化為高壓氣（qì）體，對凸模表麵進行劇烈衝刷，形成汽蝕（shí）。 

冷衝時（shí），如果負荷不大，磨損（sǔn）類型主要（yào）為氧化，磨損（sǔn）也可為某種程度的咬合磨損，當刃口部分變鈍或衝壓負荷（hé）較大時，咬合磨損（sǔn）的情況會變得嚴重，從麵使磨損加（jiā）快，模具鋼（gāng）的耐磨性不僅取決於（yú）其硬度，還取決於碳化物的性（xìng）質（zhì）、大小、分布和數（shù）量，在模具鋼中（zhōng），目高速鋼和高鉻鋼的耐磨性較高。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（tàn）化物易剝（bāo）落，而引起（qǐ）磨粒磨損，使（shǐ）磨損加快。較輕冷作模具鋼(薄板衝裁、拉伸、彎（wān）曲等)的衝擊，載荷不大，主要為靜磨損。在靜磨損條件下，模具鋼的含碳量多，耐磨性就（jiù）大。在衝擊磨損條件下(如（rú）冷鐓、冷擠（jǐ）、熱鍛等)，模具鋼中過（guò）多的碳化物無助於（yú）提高耐磨性，反而因衝擊磨粒磨損（sǔn），而降低耐磨性。

研（yán）究表明，在衝擊（jī）磨（mó）粒磨損（sǔn）條件下，模具鋼含碳量以0.6%為上限，冷鐓模在衝（chōng）擊載荷條件下工作，如模具鋼（gāng）中碳化物過多，容易因衝擊磨損而出現表麵剝落。這些剝落的（de）硬粒子將（jiāng）成為（wéi）磨粒，加快磨損速度。熱（rè）作模具的型腔表（biǎo）麵，由（yóu）於（yú）高溫軟化而使耐磨性降低，此外，氧化鐵（tiě）皮（pí）也（yě）起（qǐ）到磨料的作用，同時還有高溫（wēn）氧（yǎng）化腐蝕作用。

(3)疲（pí）勞失（shī）效

疲勞失效的特征:模具某些部位經過一定的服役期，萌生了細小的裂紋，並逐漸向縱深擴展，擴展到一定尺寸時，嚴重（chóng）削弱（ruò）模具的承（chéng）載能力而引起斷裂。疲勞裂紋（wén）萌生於應（yīng）力較大部位，特別是應力集中部位(尺寸（cùn）過渡、缺口、刀痕、磨損裂紋等處（chù）)，疲勞斷裂（liè）時（shí）斷口分兩部分，一部分（fèn）為疲勞裂紋（wén）發展形成的疲勞處（chù）破裂斷麵，呈現貝殼狀（zhuàng），疲勞源位於貝殼頂點。另一部分為突然斷裂，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（jù）有很高的屈服強度和（hé）很低的斷（duàn）裂韌性。高的（de）屈服強度有利於推遲疲勞裂紋的產生，但低的斷裂韌性使疲勞（láo）裂紋的（de）擴展（zhǎn）速率加快和臨界長度減小，使疲勞裂紋擴展循環數大大縮短，因此（cǐ），冷作模具疲勞壽命主要（yào）取決於疲勞
裂紋（wén）萌生時間。

熱作（zuò）模具一般在中等或較低的硬度狀態下服（fú）役，模具斷裝性（xìng）比冷作模具高得多，因此，在熱作模具中，疲勞裂（liè）紋的擴展速度低於冷作（zuò）模具，臨界長度大於冷作（zuò）模（mó），熱作模具疲勞裂（liè）紋的亞臨界擴展（zhǎn）周期較冷（lěng）作模長得多，但熱作模具表麵受急冷、急熱很易萌生冷熱疲勞裂紋，熱作模（mó）具的疲（pí）勞裂紋萌生時間比冷作（zuò）模短得多，因此，許多熱作（zuò）模（mó）的疲勞斷裂（liè）壽命主要取決於疲勞裂紋擴展的時間。

(4)斷裂失效

斷裂失效常見形式有崩刃、劈裂（liè）、折斷（duàn）、脹裂等，不同模具，斷裂的驅動力不同，冷（lěng）作模具所受的主要為機械作用力(衝壓力)。熱作模（mó）所受除機械力外，還有熱（rè）應力和組織應（yīng）力，有許多熱作（zuò）模具的工作溫度較高，又采用強製冷卻，其內應力（lì）可遠遠（yuǎn）超過機械應力，因此，許多熱作模的斷（duàn）裂主（zhǔ）要與內應力過大有關。

模具斷裂過程有兩種:一次性斷裂和疲（pí）勞斷裂。一次（cì）性斷裂為模（mó）具在衝壓時突然斷裂，裂紋一旦萌生，後即失穩、擴展。它（tā）的主（zhǔ）要原因為嚴（yán）重（chóng）超載或模具材料嚴重脆化(如過（guò）熱、回火不足、嚴重應力（lì）集中及嚴重的冶（yě）金缺（quē）陷等（děng）)。

模具失效原因及預防措施如下：

(1)結構設計不合理引起失效

尖銳（ruì）轉角（jiǎo）(此處應力集中高於平均應力十倍以上)和過大的（de）截麵變化造成應力集中，常常成為許多模具早期失（shī）效的根源，並且在熱處理淬火過（guò）程中，尖銳轉角引起殘餘拉應力，縮短模具壽命。

預防措施（shī）:凸模各部的（de）過（guò）渡應平緩圓滑，任何小的刀痕（hén）都會（huì）引起（qǐ）強烈的應力集中，其直徑（jìng）與長度應符合一定（dìng）要（yào）求。

(2)模具材料質量差引起的失效

模具材料內部缺陷，如疏鬆（sōng）、縮孔（kǒng）、夾雜、成分偏析、碳化物（wù）分布（bù）不均、原表麵缺陷(如氧化、脫碳、折疊、疤痕等)影響鋼（gāng）材性能。

①夾雜物過多（duō）引起失（shī）效。鋼（gāng）中存在夾雜物是模具內部產生裂紋的根源，尤其是脆性氧化物和矽酸（suān）鹽等，在熱（rè）壓力（lì）加工中不發生塑性變（biàn）形，隻會引起脆性的破裂而形成微裂（liè）紋（wén），在以後的熱處理和使（shǐ）用中裂紋進一（yī）步（bù）擴展，而引起模具的開（kāi）裂。此外，在（zài）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（miàn）脫碳引起失效，模（mó）具鋼在熱壓力加工和退火時，常常由於加熱溫度過高，保溫時間過長，而造成鋼材表麵脫碳，嚴重脫碳的鋼材在（zài）機械加工後，有時仍殘留有脫碳層（céng），這樣在淬火（huǒ）時，由於（yú）內外層組織的不同(表麵脫碳層為鐵素體，內部為珠光體)造成（chéng）組織轉變不一致，而產生裂紋。

③碳化物（wù）分布不均引起（qǐ）失（shī）效。Cr12、Cr12MoV等模（mó）具鋼含碳量和合金（jīn）元（yuán）素含量較高，形成了許多（duō）共品碳化物，這些碳化物在鍛造比較小時，易呈現（xiàn）帶狀和網（wǎng）狀偏析，導致淬火時常出現沿帶狀碳化物分布的裂紋，模具（jù）在使用中裂紋進一步擴展，而造成模具開裂失效。

預防措（cuò）施:鋼在鍛軋時，模具應反複多方向（xiàng）鍛造，從而鋼中（zhōng）的共晶碳化物被擊碎得更細小均勻，保證鋼（gāng）碳化物（wù）不均勻度級別（bié）要求。

(3)模具的機加工不（bú）當

①切（qiē）削中的刀（dāo）痕模具的型腔部位或凸模的圓角部位（wèi）在機加工中，常常因進刀太（tài）深（shēn）而使局部留下刀痕，造成嚴重應力集中，當進行淬（cuì）火處理時，應力集中部位極易產（chǎn）生微裂紋。

預防措施（shī）:在零件粗加（jiā）工的最（zuì）後一道切（qiē）削中，應盡（jìn）量減少進刀（dāo）量（liàng），提高模具表麵光潔度（dù）。

②電加工引起失效模（mó）具在進行電加工時，由於（yú）放電產生大量的（de）熱，將使（shǐ）模具被加工部位加熱到很（hěn）高（gāo）溫度，使組織發生變化，形成所謂的電加工異常層，在異常層表麵由於高（gāo）溫（wēn）發生熔融，然（rán）後很快地凝固，該層在（zài）顯微鏡下呈白色（sè），內（nèi）部有（yǒu）許多微細的裂紋，白色層下的區域發生淬火，叫（jiào）淬火（huǒ）層，再往裏由於熱影響減（jiǎn）弱，溫度不高，隻發生回火，稱回火層。測定斷麵硬度分布:熔融再凝固層（céng），硬（yìng）度很高，達610~740HRC，厚度（dù）為30μm，淬（cuì）火層硬度400~500HRC，厚（hòu）為20um。回火（huǒ）屬高溫回火，組織較軟，硬度（dù）為380~400HRC，厚為10μm。

預防措施:用機械方法去除異常層中的再凝固層，尤其是微觀裂紋;在（zài）電加工後進行一次低溫回火，使異常層穩定化，以（yǐ）防微裂紋（wén）擴展。
③磨削加工造成失效模具型腔麵（miàn）進行（háng）磨削加工時，由於磨削速度過大，砂輪粒度過細（xì）或（huò）冷卻（què）條件差等，均（jun1）會導致磨削表麵過熱或（huò）引起表（biǎo）麵軟化，硬度降低，使模具在使用中因磨損嚴重或熱應力（lì）而產生磨削裂紋，導（dǎo）致早期（qī）失效。

預防措施:采用切削力強的粗（cū）砂輪或黏結性差的砂輪;減少工件進（jìn）給量;選用合適的冷卻劑;磨（mó）削加工後采用250~350℃回火以除磨削應力。

(4)模具熱處理工藝不合適

①加熱速度模具鋼中含有較多的碳和合金元素，導熱性差（chà）因此，加熱速度不（bú）能太快，應緩慢進行，防止模具發生變形和開裂。在空（kōng）氣爐中加熱淬（cuì）火時，為防止氧化和脫碳，采用裝箱保（bǎo）護加熱，此時升溫速度不宜過快，而（ér）透熱也應較慢。這樣，不會產生（shēng）大的熱應力（lì），比較安全。若模（mó）具加熱速度快，透（tòu）熱快，模具內（nèi）外（wài）會產生很大的熱應力。如（rú）果控製不當，很容易產生變形或裂紋，必須（xū）采用預熱或（huò）減慢升溫加速度來預防。

②氧化和脫碳模具淬火是在（zài）高溫下進行的，如不嚴格（gé）控製，表麵（miàn）很易氧化和脫碳。另外，模具表麵（miàn）脫碳後，由於內外（wài）層組織差異，冷卻中出現較大的組織應力，導致淬火裂紋。

預防措施:可采用裝箱保護處理，箱內填充防氧化和脫碳的填充材料。