熱疲勞抗力表征了材料熱疲勞裂紋萌生前的工作壽命和萌生后的擴(kuò)展速率。熱疲勞抗力通常以20～750℃條件下反復(fù)加熱冷卻時，所發(fā)生裂紋的循環(huán)次數(shù)或當(dāng)循環(huán)一定次數(shù)后測定裂紋長度來確定。熱疲勞抗力高的材料不易發(fā)生熱疲勞裂紋，或當(dāng)裂紋萌生后，擴(kuò)展量小、擴(kuò)展緩慢。斷裂韌性則表征了裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展抗力，斷裂韌性高，則裂紋不易發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。
除常規(guī)力學(xué)性能如沖擊韌性、抗壓強度、抗彎強度等一次性斷裂抗力指標(biāo)外，小能量多次沖擊斷裂抗力更符合冷作模具實際使用狀態(tài)性能，作為模具材料的性能指標(biāo)還包括抗壓疲勞強度、接觸疲勞強度等。這種疲勞斷裂抗力指標(biāo)是由在一定循環(huán)應(yīng)力下測得的斷裂循環(huán)次數(shù)，或在一定循環(huán)次數(shù)下導(dǎo)致斷裂的載荷來表征的，是否把斷裂韌性作為冷作模具材料的一項重要性能指標(biāo)，尚待研究和探討。熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此， 評價熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括抗熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個方面。
抗熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發(fā)和失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。斷裂韌性高的材料，其裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。
因此，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性，可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。
抗熱疲勞性能的指標(biāo)即可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)表示，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長度來衡量。
