根據(jù)模具鋼中使用環(huán)境較復(fù)雜的大、中截面鋼材的使用經(jīng)驗，模具淬火時出現(xiàn)的工藝缺陷及服役時的承載能力主要與鋼材冶金質(zhì)量有關(guān)。含碳及合金元素較多的模具鋼，具有較強(qiáng)的出現(xiàn)冶金缺陷的傾向。模具材料不僅要具有適當(dāng)模具工況的優(yōu)良性能，更重要的是材料本身的質(zhì)量。例如材料內(nèi)部存在疏松、夾雜、化學(xué)成分偏析、碳化物不均勻等，往往造成模具毛坯的鍛造開裂、淬火開裂或在服役中發(fā)生脆斷，是導(dǎo)致模具早期失效的重要因素。購進(jìn)的鋼材首先要檢驗共晶碳化物的不均勻度，如果碳化物不均勻度級別大于3級，則鋼材力學(xué)性能下降。如果未經(jīng)充分改鍛，則會因組織不均勻而造成組織應(yīng)力，熱處理時易發(fā)生變形及開裂。因此，對這類鋼材最好采取多向多次鐓拔，以便盡量擊碎碳化物和改善鍛件金屬纖維方向性。模具鋼材中存在中心疏松或殘余縮孔時，易導(dǎo)致鍛裂或在服役中脆斷。此類缺陷只有通過對鋼材、模塊作切片低倍檢驗，用熱酸浸蝕后方能顯現(xiàn)。模具鋼的冶金質(zhì)量，應(yīng)具備下列條件：
（1）成分及性能穩(wěn)定，材質(zhì)潔凈度高，各種有害元素、氣體、非金屬夾雜物的含量少。
（2）碳化物顆粒分布均勻、細(xì)小，無網(wǎng)狀碳化物，帶狀偏析輕微。
（3）斷口宏觀組織細(xì)密，無孔洞、疏松、白點等缺陷。
進(jìn)行模具設(shè)計時不僅必須考慮到金屬材料的纖維組織的走向，而且還要利用合理的鍛造工藝改善金屬材料的化學(xué)成分和組織的均勻性，注意把模具型腔安排在金屬組織最致密和均勻的部位，使模腔部位處于良好的組織的均勻性，注意把模具型腔安排在金屬組織最致密和均勻的部位，使模腔部位處于良好的組織狀態(tài)，以便充分發(fā)揮材料的潛力，提高模具的使用壽命。白點是錘鍛模塊及大截面合金鋼材常見的一種冶金缺陷。由于內(nèi)部存在大量微裂紋，易導(dǎo)致淬火開裂或在服役中脆斷，必須以足夠大的鍛壓加工后，原有的白點可被焊合。
例如，采用直徑為200mm的5CrMnMo鋼棒，經(jīng)熱鐓粗后加工成泵蓋和扇形物兩副熱鍛模具，分別模鍛300件和1000件產(chǎn)呂后，模腔凸邊即出現(xiàn)密集的熱烈紋和整個膜腔下陷，經(jīng)取樣熱酸浸蝕后發(fā)現(xiàn)，模腔部位存在嚴(yán)重的疏松和粗大的枝晶組織，顯然模坯經(jīng)熱鐓粗也未能改善棒材中心組織的缺陷，導(dǎo)致了模具的早期破壞。
當(dāng)碳化物呈現(xiàn)網(wǎng)狀、帶狀、棱角狀態(tài)、鏈狀等形態(tài)時，都將嚴(yán)重?fù)p害鋼的力學(xué)性能，會增加淬火變形及開裂的傾向。例如，沖切鋼板的凹模，材料是CrWMn鋼，由棒材直接加工而成，硬度為62.5HRC，沖切1300只產(chǎn)品后模具即開裂，斷口平整呈低周疲勞特征，顯微組織中有二次碳化物網(wǎng)。由于有網(wǎng)狀碳化物的存在，使模具脆性增加，在沖切過程中易在應(yīng)力集中部位形成微裂紋。經(jīng)鍛造快冷消除了網(wǎng)狀碳化物后，模具使用壽命提高了6倍左右。
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