模具鋼是模具工業(yè)的主體材料，根據(jù)模具的服役條件、環(huán)境和狀態(tài)的不同，模具鋼應(yīng)具備不同的特性。在工業(yè)生產(chǎn)中，模具使用壽命和制成零件的精度、質(zhì)量、外觀性能，除與模具的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造精度，以及機(jī)床精度和制造操作有關(guān)外，正確地選用模具材料和正確地執(zhí)行熱處理工藝也是至關(guān)重要的，資料顯示，模具早期失效因材料選擇不當(dāng)和材料內(nèi)部缺陷引起的大約點(diǎn)10%左右，而由熱處理不當(dāng)引起的約占49%。

硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標(biāo)。模具在工作時(shí)的受力狀態(tài)是復(fù)雜的，如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應(yīng)力作用，因此它應(yīng)具有良好的阻止模具轉(zhuǎn)變成較軟或塑性狀態(tài)的能力，并且在長期工作環(huán)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(biāo)。零件成形時(shí)金屬和模具型腔表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磨損了型腔表面，至使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發(fā)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(píng)估模具耐磨性好壞的主要依據(jù)是硬度。模具鋼的硬度測試主要針對(duì)三種情況，即模具鋼材料的硬度檢測，經(jīng)過熱處理的半成品模具的檢測硬度及要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度的檢測。供貨狀態(tài)的模具鋼主要是經(jīng)過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒，一般以退火狀態(tài)供貨。

某些塑料模具鋼還以預(yù)硬狀態(tài)（調(diào)質(zhì)處理）供貨，用戶可直接加工成模具而不必進(jìn)行后續(xù)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各種模具鋼都規(guī)定了出廠硬度要求，要求對(duì)鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進(jìn)行檢驗(yàn)。

中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T1298-1986《碳素工具鋼技術(shù)條件》規(guī)定，退火狀態(tài)供貨鋼材，對(duì)于T7-T13各種不同牌號(hào)，硬度值應(yīng)分別小于187-217HBS，試樣淬火硬度大于62HRC。中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299-2000《合金工具鋼》規(guī)定，退火狀態(tài)供貨的鋼材，對(duì)于不同的牌號(hào)，硬度值應(yīng)小于某個(gè)數(shù)值或在某個(gè)硬度區(qū)間內(nèi)，例如：9SiCr硬度為197-241HBW，Cr12硬度為217-269HBW，Cr5Mo1V硬度≤255HBW。

試樣淬火硬度根據(jù)不同的牌號(hào)，一般在53-64HRC之間。中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T9943-1988《高速工具鋼棒技術(shù)條件》規(guī)定，退火鋼材硬度應(yīng)小于255-285HBS，淬火回火鋼材硬度應(yīng)大于63-66HRC。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，出廠狀態(tài)的模具鋼應(yīng)使用布氏硬度計(jì)，測試HBS（鋼球壓頭）或HBW（硬度合金壓頭）硬度，并且只要材料具有足夠的尺寸，應(yīng)盡量采用3000kg力和10mm球的試驗(yàn)條件。然而模具鋼材料尺寸通常都比較大，無法直接在布氏硬度計(jì)上測試，常用的辦法是在鋼材上截取一塊樣品，經(jīng)適當(dāng)加工之后在布氏硬度計(jì)上測試。

在少數(shù)要求不高的場合，也有人用簡易便攜式布氏硬度計(jì)或錘擊式布氏硬度計(jì)測試，但是，這些儀器誤差太大，技術(shù)指標(biāo)中給出的誤差是±8%，實(shí)際應(yīng)用中的誤差常常超過10%，只能給出一個(gè)粗略的結(jié)果。近年來，里氏硬度計(jì)被廣泛應(yīng)用，它測試快速，方便，測試值可自動(dòng)轉(zhuǎn)換成布氏硬度值，因此得到一定程度的應(yīng)用。但是里氏硬度計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)硬度測試原理，影響儀器準(zhǔn)確性的因素較多，對(duì)材料表面光潔度的要求也很高，硬度值轉(zhuǎn)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(jì)和錘擊式布氏硬度計(jì)，但是還要遠(yuǎn)低于常規(guī)的布氏和洛氏硬度計(jì)。

好在模具鋼材對(duì)硬度測試的精度要求也不高。沈陽天星試驗(yàn)儀器有限公司正在研制一種新型PHB150及PHB300型便攜式布氏硬度計(jì)，這種儀器以剪力銷控制試驗(yàn)力的大小，試驗(yàn)力的誤差可控制在±2%以內(nèi)。布氏硬度測試精度略低于臺(tái)式布氏硬度計(jì)，而遠(yuǎn)高于上述幾種硬度計(jì)。儀器主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)C型框架，C型框架的開口尺寸是150mm及300mm，被測鋼材只要能放到儀器開口之內(nèi)都可以在現(xiàn)場快速測試布氏硬度。儀器試驗(yàn)力是1580kg，壓頭球直徑是Φ7.26mm，F(xiàn)/D2值等于30，試驗(yàn)條件相當(dāng)于3000kg力和10mm球。

當(dāng)模具鋼塊的厚度大于150mm或300mm時(shí)，儀器的測試頭還可以取下來當(dāng)作錘擊式布氏硬度計(jì)使用。它只要接觸鋼塊的一側(cè)就可以測試，可以測試任意大的模具鋼塊。測試精度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的錘擊式布氏硬度計(jì)。

淬火回火的模具鋼材料要求使用洛氏硬度計(jì)、測試HRC洛氏硬度。模具鋼成品需要具有足夠的硬度，同時(shí)還要有一定的韌性，而硬度和韌性是一對(duì)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，最佳的硬度值就會(huì)被限制在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)，通常只有2-3個(gè)HRC單位。半成品模具的硬度測試是一個(gè)難于解決的問題。一直沒有一個(gè)較為理想的解決方案。只有少數(shù)體積和重量較小的模具可以搬到臺(tái)式洛氏硬度計(jì)上測試。

而大多數(shù)情況下的通常做法是，在近似相同的工藝條件下制作一個(gè)工藝試片，用工藝試片的硬度代表模具的硬度，然而二者之間常常還存在較大的差異，這種方法也不夠理想。里氏硬度計(jì)為半成品模具的硬度測試提供了一個(gè)解決方案，可以通過測試模具的里氏硬度，然后換算成HRC洛氏硬度。

盡管里氏硬度計(jì)誤差較大，但是還是目前模具行業(yè)應(yīng)用最為普遍的硬度測試方法，據(jù)了解，里氏硬度計(jì)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域就是模具行業(yè)。如前面所述，半成品模具合理的硬度范圍是比較窄的，里氏硬度計(jì)不能滿足這樣的精度要求。但是這就是目前模具行業(yè)的現(xiàn)狀，沒有更好的解決辦法。

一些要求心部具有較高的韌性，表面不要具有效高硬度和耐磨性的模具，要進(jìn)行表面的滲碳或滲氮處理，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(dāng)滲碳層厚度大于0.8mm時(shí)，可直接用洛氏硬度計(jì)，測試HRC硬度。當(dāng)滲碳層厚度在0.5-0.8mm時(shí)，可以采用洛氏硬度計(jì)的A標(biāo)尺。A標(biāo)尺的試驗(yàn)力較小，只有60kg（C標(biāo)尺試驗(yàn)力是150kg），可以在模具表面壓一個(gè)較淺的壓痕，不至于將硬化層壓透，硬度測試更準(zhǔn)確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。

滲碳層較薄時(shí)，例如0.2-0.6mm，可以采用表面洛氏硬度計(jì)，表面洛氏硬度計(jì)的試驗(yàn)力只有15kg、30kg或45kg，可以在模具表面壓一個(gè)更淺的壓痕，測得的硬度值也可以換算成HRC硬度值。滲氮層通常較薄，滲層厚度大于0.2mm的模具可以用表面洛氏硬度計(jì)，厚度小于0.2mm的模具就只能利用工藝試片了，在近似相同的工藝條件下做一塊試片，以試片的硬度代表滲氮層的硬度。

這個(gè)試片可以在小負(fù)荷維氏硬度計(jì)上測出表層硬度。硬度是模具鋼最重要的性能。模具的熱處理質(zhì)量和使用性能通常都是以硬度作為判斷的依據(jù)。為了照顧到韌性等其他性能，模具硬度的最佳范圍是一個(gè)比較窄的區(qū)間，通常只有2-4個(gè)HRC單位。因此，如何能在現(xiàn)場使用便攜式儀器快速、精確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(chǎn)品的質(zhì)量，提升模具制造的技術(shù)水平，延長模具壽命。