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模具鋼熱處理后的10種淬火裂紋及其預防措施
模具(ju)鋼熱處(chu)理中,淬火(huo)是常見(jian)工序。然而,因(yin)種(zhong)種(zhong)原因(yin),有(you)時難免會產(chan)生淬火(huo)裂(lie)紋(wen),致使前功盡棄。分析裂(lie)紋(wen)產(chan)生原因(yin),進而采取(qu)相應預(yu)防措施(shi),具(ju)有(you)顯著的技(ji)術經濟效益。常見(jian)淬火(huo)裂(lie)紋(wen)有(you)以下10種(zhong)類型。
1、縱向裂紋
裂紋(wen)呈軸向(xiang),形(xing)狀細而長。當(dang)模具完全淬(cui)透即無心(xin)淬(cui)火(huo)時,心(xin)部轉變為比容最大的淬(cui)火(huo)馬(ma)氏體,產生切向(xiang)拉(la)應力,模具鋼(gang)的含碳量(liang)愈高,產生的切向(xiang)拉(la)應力愈大,當(dang)拉(la)應力大于該鋼(gang)強度極限時導致(zhi)縱向(xiang)裂紋(wen)形(xing)成(cheng)。以下因素(su)又加劇了縱向(xiang)裂紋(wen)的產生:
(1)鋼中(zhong)含有較多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害(hai)雜質,鋼錠軋(ya)制(zhi)(zhi)時沿(yan)軋(ya)制(zhi)(zhi)方向呈縱向嚴重偏(pian)析(xi)分布,易產生應力集中(zhong)形成縱向淬火(huo)裂(lie)紋(wen)(wen)或原材料軋(ya)制(zhi)(zhi)后快冷形成的縱向裂(lie)紋(wen)(wen)未加工掉保留在產品中(zhong)導致最終淬火(huo)裂(lie)紋(wen)(wen)擴大形成縱向裂(lie)紋(wen)(wen);
(2)模具尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)在鋼(gang)(gang)的(de)淬(cui)裂敏感尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)范圍內(碳(tan)工具鋼(gang)(gang)淬(cui)裂危險(xian)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)為8-15mm,中低合(he)金鋼(gang)(gang)危險(xian)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)25-40mm)或選擇的(de)淬(cui)火(huo)冷卻介(jie)質大大超過該鋼(gang)(gang)的(de)臨界淬(cui)火(huo)冷卻速度時均易形成(cheng)縱向裂紋。
預防措施:
(1)嚴格原材料入庫檢查,對有害雜質含量超標鋼材不投產;
(2)盡量選(xuan)用真(zhen)空冶煉(lian)、爐外精煉(lian)或電渣重熔(rong)模具(ju)鋼材;
(3)改進熱處理工(gong)藝,采(cai)用(yong)真空加工(gong)熱、保護氣(qi)氛加熱和(he)充分脫氧鹽(yan)浴爐加熱及(ji)分析淬火、等溫(wen)淬火;
(4)變(bian)無心淬火為有心淬火即不完全淬透(tou),獲得強韌性高的下貝氏(shi)體組織(zhi)等措施,大幅(fu)度降低拉(la)應力,能有效(xiao)避(bi)免模具縱向開裂和淬火畸變(bian)。
2、橫(heng)向裂紋
裂(lie)紋特征是(shi)垂直于軸(zhou)向。未(wei)淬透模(mo)具,在(zai)淬硬(ying)區與未(wei)淬硬(ying)區過渡部分存在(zai)大(da)(da)的拉應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)峰值,大(da)(da)型模(mo)具快速冷(leng)卻時易(yi)形成(cheng)大(da)(da)的拉應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)峰值,因形成(cheng)的軸(zhou)向應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)大(da)(da)于切向應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li),導致產生(sheng)橫(heng)向裂(lie)紋。鍛造模(mo)塊中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔(rong)點有害(hai)雜質的橫(heng)向偏析或模(mo)塊存在(zai)橫(heng)向顯微裂(lie)紋,淬火后經擴展形成(cheng)橫(heng)向裂(lie)紋。
預防(fang)措施:
(1)模塊應(ying)合理鍛(duan)(duan)造(zao),原材(cai)料長度與直徑之(zhi)比即鍛(duan)(duan)造(zao)比最好(hao)選在2-3之(zhi)間(jian),鍛(duan)(duan)造(zao)之(zhi)間(jian)雙(shuang)十字形變(bian)向鍛(duan)(duan)造(zao),經(jing)五鐓(dui)五拔多(duo)火鍛(duan)(duan)造(zao),使鋼中碳化物和雜質(zhi)呈(cheng)細、小、勻分布(bu)于(yu)鋼基體,鍛(duan)(duan)造(zao)纖(xian)維組織圍繞型腔無定向分布(bu),大幅度提高模塊橫(heng)向力(li)學(xue)性能,減少和消除應(ying)力(li)源;
(2)選擇(ze)理想(xiang)的冷(leng)(leng)卻速度(du)和(he)冷(leng)(leng)卻介(jie)質(zhi):在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)的Ms點以上快冷(leng)(leng),大于該(gai)鋼(gang)(gang)(gang)臨界淬(cui)(cui)火(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻速度(du),鋼(gang)(gang)(gang)中過冷(leng)(leng)奧氏(shi)體(ti)產生的應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)為(wei)(wei)熱應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),表層(ceng)(ceng)為(wei)(wei)壓應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),內層(ceng)(ceng)為(wei)(wei)張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),相互(hu)抵(di)消,有(you)效防(fang)止熱應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)裂(lie)紋(wen)形成,在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)的Ms-Mf之間緩冷(leng)(leng),大幅度(du)降低形成淬(cui)(cui)火(huo)(huo)馬氏(shi)體(ti)時(shi)的組(zu)織應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。當鋼(gang)(gang)(gang)中熱應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)與(yu)相應(ying)(ying)(ying)(ying)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)總和(he)為(wei)(wei)正(zheng)(zheng)(張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li))時(shi),則易淬(cui)(cui)裂(lie),為(wei)(wei)負時(shi),則不(bu)易淬(cui)(cui)裂(lie)。充分利用熱應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),降低相變應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),控(kong)制(zhi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)總和(he)為(wei)(wei)負,能有(you)效避(bi)免橫(heng)向(xiang)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)裂(lie)紋(wen)發生。CL-1有(you)機(ji)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)介(jie)質(zhi)是較理想(xiang)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)劑,同(tong)(tong)時(shi)可(ke)減(jian)少和(he)避(bi)免淬(cui)(cui)火(huo)(huo)模具畸變,還可(ke)控(kong)制(zhi)硬化層(ceng)(ceng)合理分布。調正(zheng)(zheng)CL-1淬(cui)(cui)火(huo)(huo)劑不(bu)同(tong)(tong)濃度(du)配比(bi),可(ke)得到不(bu)同(tong)(tong)冷(leng)(leng)卻速度(du),獲得所需硬化層(ceng)(ceng)分布,滿足不(bu)同(tong)(tong)模具鋼(gang)(gang)(gang)需求。
3、弧(hu)狀裂紋
常發生在模具棱(leng)角、凸臺、刀紋(wen)、尖角、直角、缺(que)口、孔穴、凹模接(jie)線飛(fei)邊等形狀突變處(chu)。這是(shi)因為(wei),淬火時棱(leng)角處(chu)產生的應力(li)是(shi)平滑(hua)表面(mian)平均應力(li)的10倍(bei)。
(1)鋼中含(han)碳(tan)(C)量和合金元(yuan)素含(han)量愈高(gao),鋼Ms點(dian)(dian)愈低(di),Ms點(dian)(dian)降低(di)2℃,則淬裂紋傾向增(zeng)加(jia)1.2倍(bei),Ms點(dian)(dian)降低(di)8℃,淬裂傾向則增(zeng)加(jia)8倍(bei);
(2)鋼(gang)中(zhong)不同(tong)組(zu)(zu)織(zhi)轉變(bian)和相同(tong)組(zu)(zu)織(zhi)轉變(bian)不同(tong)時性,由于不同(tong)組(zu)(zu)織(zhi)比容(rong)差,造成巨大組(zu)(zu)織(zhi)應力(li),導(dao)致組(zu)(zu)織(zhi)交界處形(xing)成弧(hu)狀裂紋;
(3)淬(cui)火(huo)后未及時回(hui)火(huo),或(huo)回(hui)火(huo)不(bu)充(chong)分(fen),鋼(gang)中殘余奧氏體(ti)未充(chong)分(fen)轉變(bian),保留在(zai)使(shi)用狀態中,促使(shi)應(ying)力(li)(li)重新分(fen)布,或(huo)模具服役(yi)時殘余奧氏體(ti)發生馬氏體(ti)相變(bian)產(chan)生新的內應(ying)力(li)(li),當綜合應(ying)力(li)(li)大(da)于該鋼(gang)強度極限時便形成弧狀裂紋;
(4)具有第(di)二類回(hui)火(huo)脆(cui)性鋼(gang),淬火(huo)后高溫回(hui)火(huo)緩冷,導致(zhi)鋼(gang)中(zhong)P、S等有害雜質化合物(wu)沿晶界析出,大(da)大(da)降低晶界結合力和強韌(ren)性,增(zeng)加脆(cui)性,服役時在外力作用下形成弧狀裂(lie)紋。
預(yu)防措施:
(1)改(gai)進設計,盡量使形狀對稱,減少形狀突(tu)變(bian),增加工藝孔與(yu)加強筋,或采用組合(he)裝配;
(2)圓(yuan)角(jiao)代直角(jiao)及尖角(jiao)銳邊,貫穿孔(kong)代盲孔(kong),提(ti)高加工精度(du)(du)和表(biao)面光潔(jie)度(du)(du),減少應力集(ji)中源,對于無法避免直角(jiao)、尖角(jiao)銳邊、盲孔(kong)等(deng)處(chu)一般(ban)硬度(du)(du)要求(qiu)不高,可用鐵(tie)絲、石棉繩、耐(nai)火泥等(deng)進行包(bao)扎或填塞(sai),人為造成冷(leng)(leng)卻屏障,使之緩慢冷(leng)(leng)卻淬火,避免應力集(ji)中,防止淬火時(shi)弧狀裂(lie)紋形成;
(3)淬火(huo)鋼應及(ji)時回火(huo),消除部分淬火(huo)內應力,防(fang)止淬火(huo)應力擴(kuo)展;
(4)較長時間回火,提高模具抗斷(duan)裂韌性值:
(5)充分回火,得到穩(wen)定組織性能(neng);
(6)多次回火使殘余奧氏體轉(zhuan)變充(chong)分和消除(chu)新的應(ying)力;
(7)合(he)理回(hui)火(huo),提高鋼(gang)件疲勞抗力和綜合(he)機械力學性能(neng);
(8)對(dui)于有第二類回(hui)火(huo)脆性模具鋼高溫回(hui)火(huo)后應快冷(水冷或油冷),可消除二類回(hui)火(huo)脆性,防止和避免淬火(huo)時(shi)弧狀裂(lie)紋形(xing)狀。
4、剝離裂(lie)紋
模(mo)具服役時(shi)在(zai)應(ying)(ying)力(li)作用下,淬(cui)火(huo)硬(ying)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一塊(kuai)塊(kuai)從(cong)鋼基(ji)體(ti)中(zhong)剝(bo)離(li)。因模(mo)具表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)組織(zhi)和心部組織(zhi)比容(rong)不(bu)同,淬(cui)火(huo)時(shi)表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)形成(cheng)軸向(xiang)、切向(xiang)淬(cui)火(huo)應(ying)(ying)力(li),徑向(xiang)產生拉(la)應(ying)(ying)力(li),并(bing)向(xiang)內部突變(bian)(bian),在(zai)應(ying)(ying)力(li)急劇(ju)變(bian)(bian)化(hua)(hua)范(fan)圍較窄處產生剝(bo)離(li)裂紋,常發(fa)生于經表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化(hua)(hua)學(xue)(xue)熱(re)處理模(mo)具冷卻過程(cheng)中(zhong),因表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化(hua)(hua)學(xue)(xue)改性(xing)與鋼基(ji)體(ti)相變(bian)(bian)不(bu)同時(shi)性(xing)引起(qi)內外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)淬(cui)火(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)膨脹不(bu)同時(shi)進行,產生大的(de)相變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li),導致化(hua)(hua)學(xue)(xue)處理滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)從(cong)基(ji)體(ti)組織(zhi)中(zhong)剝(bo)離(li)。如(ru)火(huo)焰表面(mian)淬(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、高(gao)頻表面(mian)淬(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、碳(tan)(tan)氮共滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、滲(shen)(shen)(shen)氮層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、滲(shen)(shen)(shen)硼(peng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、滲(shen)(shen)(shen)金屬層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)等。化(hua)(hua)學(xue)(xue)滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)淬(cui)火(huo)后不(bu)宜快(kuai)速回火(huo),尤其是300℃以下低(di)溫(wen)回火(huo)快(kuai)速加熱(re),會促使(shi)表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)形成(cheng)拉(la)應(ying)(ying)力(li),而鋼基(ji)體(ti)心部及過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)形成(cheng)壓(ya)(ya)縮(suo)應(ying)(ying)力(li),當拉(la)應(ying)(ying)力(li)大于壓(ya)(ya)縮(suo)應(ying)(ying)力(li)時(shi),導致化(hua)(hua)學(xue)(xue)滲(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被拉(la)裂剝(bo)離(li)。
預防措施:
(1)應(ying)使(shi)(shi)模具鋼化(hua)學滲(shen)層(ceng)濃度與(yu)硬度由表至內平緩降低,增強滲(shen)層(ceng)與(yu)基體結合力,滲(shen)后進行(xing)擴(kuo)散處(chu)理能使(shi)(shi)化(hua)學滲(shen)層(ceng)與(yu)基體過渡均勻;
(2)模(mo)具鋼(gang)化學處理(li)(li)之前進行(xing)擴散退(tui)火(huo)(huo)、球化退(tui)火(huo)(huo)、調質處理(li)(li),充分細化原始組織,能(neng)有效防(fang)止和避免剝(bo)離(li)裂紋產生(sheng),確(que)保產品質量(liang)。
5、網(wang)狀裂紋
裂紋深(shen)度較淺,一般深(shen)約(yue)0.01~1.5mm,呈(cheng)輻射狀,別名龜裂。原因主要有(you):
(1)原材料(liao)有較深脫碳層,冷(leng)卻削加工未去(qu)除(chu),或成品模具在(zai)氧(yang)化氣氛爐中加熱造成氧(yang)化脫碳;
(2)模具脫碳表(biao)層(ceng)(ceng)金(jin)屬組織與鋼基體馬(ma)氏體含碳量不(bu)同(tong),比(bi)容不(bu)同(tong),鋼脫碳表(biao)層(ceng)(ceng)淬火時(shi)產(chan)生(sheng)大的拉應力,因此,表(biao)層(ceng)(ceng)金(jin)屬往往沿晶界(jie)被拉裂成網(wang)狀(zhuang);
(3)原(yuan)材料是粗晶(jing)粒鋼(gang),原(yuan)始(shi)組(zu)織粗大(da),存在大(da)塊狀(zhuang)鐵素體,常規淬火(huo)無法(fa)消(xiao)除,保(bao)留在淬火(huo)組(zu)織中,或控溫不準(zhun),儀(yi)表失(shi)靈,發生(sheng)組(zu)織過熱,甚至過燒,晶(jing)粒粗化(hua),失(shi)去晶(jing)界(jie)(jie)結合力,模具淬火(huo)冷(leng)卻(que)時鋼(gang)的碳(tan)化(hua)物沿(yan)奧氏體晶(jing)界(jie)(jie)析出,晶(jing)界(jie)(jie)強度大(da)大(da)降低(di),韌性(xing)差,脆(cui)性(xing)大(da),在拉應(ying)力作用下沿(yan)晶(jing)界(jie)(jie)呈網(wang)狀(zhuang)裂開。
預防措(cuo)施(shi):
(1)嚴格原材(cai)料化學成分、金相組織和探傷(shang)檢查,不合格原材(cai)料和粗(cu)晶粒鋼不宜作模(mo)具材(cai)料;
(2)選用(yong)細晶粒鋼、真空電(dian)爐鋼,投產前復查原材料脫(tuo)碳層深度,冷切削加工(gong)余量必(bi)須大于脫(tuo)碳層深度;
(3)制(zhi)訂先進合理熱處(chu)理工藝(yi),選用微機控(kong)溫儀表,控(kong)制(zhi)精度(du)達到±1.5℃,定時現(xian)場校驗儀表;
(4)模具產品(pin)最終處理選用真空電爐、保護氣氛爐和(he)(he)經充分脫(tuo)氧鹽浴爐加熱模具產品(pin)等措施(shi),有效防止和(he)(he)避免(mian)網狀裂(lie)紋形成。
6、冷處理裂紋
模(mo)具鋼多為中、高碳合金(jin)鋼,淬(cui)(cui)火(huo)后還有部(bu)分過(guo)冷奧氏體(ti)未轉(zhuan)變(bian)成馬(ma)氏體(ti),保留在使(shi)用(yong)狀態(tai)中成為殘余奧氏體(ti),影響使(shi)用(yong)性(xing)能。若置于(yu)零度(du)以下(xia)繼續(xu)冷卻(que),能促(cu)使(shi)殘余奧氏體(ti)發生(sheng)馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)變(bian),因此,冷處理(li)的實質(zhi)是淬(cui)(cui)火(huo)繼續(xu)。室溫下(xia)淬(cui)(cui)火(huo)應(ying)力和零度(du)下(xia)淬(cui)(cui)火(huo)應(ying)力疊加,當疊加應(ying)力超過(guo)該(gai)材料強度(du)極限時便形成冷處理(li)裂紋(wen)。歡(huan)迎關注熱處理(li)生(sheng)態(tai)圈!
預防(fang)措施(shi):
(1)淬火(huo)后(hou)冷處(chu)(chu)理之前將模具置于沸水中(zhong)煮30-60min,可消除15%-25%淬火(huo)內應(ying)力并使(shi)殘(can)(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)體穩定(ding)化,再進(jin)行(xing)-60℃常規冷處(chu)(chu)理,或進(jin)行(xing)-120℃深冷處(chu)(chu)理,溫度愈低,殘(can)(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)體轉(zhuan)變成馬氏(shi)體量(liang)愈多,但不可能全部轉(zhuan)變完(wan),實驗表明,約有2%-5%殘(can)(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)體保留下(xia)來(lai),按(an)需要保留少量(liang)殘(can)(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)體可松馳應(ying)力,起緩(huan)沖作用,因殘(can)(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)體又軟(ruan)又韌,能部分吸收馬氏(shi)體化急劇膨脹能量(liang),緩(huan)和(he)相變應(ying)力;
(2)冷(leng)處理完(wan)畢(bi)后(hou)取出模具(ju)投入熱水中升溫(wen)(wen),可消(xiao)除40%-60%冷(leng)處理應(ying)力,升溫(wen)(wen)至(zhi)室溫(wen)(wen)后(hou)應(ying)及時回火(huo),冷(leng)處理應(ying)力進一步消(xiao)除,避免冷(leng)處理裂紋形成(cheng),獲(huo)得穩定性(xing)(xing)組織性(xing)(xing)能(neng),確保模具(ju)產品存放和(he)使用中不發(fa)生(sheng)畸變。
7、磨削(xue)裂紋
常發生在模具成(cheng)品淬火(huo)、回(hui)火(huo)后磨削(xue)冷加(jia)工過程中(zhong),多數(shu)形成(cheng)的微細裂(lie)紋與磨削(xue)方向垂直,深約(yue)0.05-1.0mm。
(1)原材料預處理(li)不當,未能充分(fen)消(xiao)除原材料塊(kuai)狀(zhuang)、網狀(zhuang)、帶狀(zhuang)碳(tan)化物和發生嚴重脫碳(tan);
(2)最終淬火加熱溫度過高,發生(sheng)過熱,晶粒粗大,生(sheng)成較多殘(can)余奧氏體;
(3)在磨(mo)(mo)削(xue)時發(fa)生應(ying)力(li)誘(you)發(fa)相變,使殘(can)余(yu)奧(ao)氏(shi)體轉變為馬氏(shi)體,組(zu)織應(ying)力(li)大,加上因回(hui)火(huo)(huo)不充(chong)分(fen),留有(you)較多殘(can)余(yu)拉應(ying)力(li),與磨(mo)(mo)削(xue)組(zu)織應(ying)力(li)疊加,或因磨(mo)(mo)削(xue)速度、進刀(dao)量大及冷卻(que)不當(dang),導致金屬表(biao)層磨(mo)(mo)削(xue)熱(re)急劇升(sheng)溫至淬(cui)火(huo)(huo)加熱(re)溫度,隨之磨(mo)(mo)削(xue)液(ye)冷卻(que),造成磨(mo)(mo)削(xue)表(biao)層二次淬(cui)火(huo)(huo),多種應(ying)力(li)綜合(he),超(chao)過(guo)該材料強度極限,便引起表(biao)層金屬磨(mo)(mo)削(xue)裂紋。
預防措施:
(1)對(dui)原材料進(jin)行改(gai)鍛,多次雙十(shi)字形(xing)變向鐓拔(ba)鍛造,經四鐓四拔(ba),使鍛造纖維組織(zhi)圍繞型腔或(huo)軸線呈(cheng)波浪形(xing)對(dui)稱分布,并利(li)用(yong)最后一火高溫(wen)余熱進(jin)行淬火,接著高溫(wen)回火,能充分消除塊狀、網狀、帶狀和鏈狀碳(tan)化物,使碳(tan)化物細化至2-3級;
(2)制訂先進的熱處理工藝,控制最終淬火殘余奧氏體含量(liang)不超標;
(3)淬火(huo)后及(ji)時進行(xing)回(hui)火(huo),消除淬火(huo)應力;
(4)適當降(jiang)低磨削(xue)速度(du)(du)、磨削(xue)量、磨削(xue)冷(leng)卻速度(du)(du),能有效防止(zhi)和避免(mian)磨削(xue)裂紋(wen)形成(cheng)。
8、線(xian)切割裂紋(wen)
該(gai)裂(lie)(lie)紋出現在經過(guo)(guo)淬火(huo)(huo)、回火(huo)(huo)的模(mo)塊在線(xian)切(qie)割(ge)(ge)加工過(guo)(guo)程(cheng)中,此過(guo)(guo)程(cheng)改變了金屬表層、中間層和(he)(he)心部應力場分布(bu)狀態,淬火(huo)(huo)殘余內應力失去平衡變形,某一區(qu)域出現大(da)的拉(la)應力,此拉(la)應力大(da)于(yu)該(gai)模(mo)具(ju)材(cai)料強度極限(xian)時導致炸裂(lie)(lie),裂(lie)(lie)紋是(shi)弧尾狀剛(gang)勁變質層裂(lie)(lie)紋。實驗(yan)表明,線(xian)切(qie)割(ge)(ge)過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)局部高(gao)溫(wen)放電和(he)(he)迅速冷(leng)卻過(guo)(guo)程(cheng),使金屬表層形成樹(shu)枝(zhi)鑄態組織凝固(gu)層,產生600-900MPa拉(la)應力和(he)(he)厚約0.03mm的高(gao)應力二次(ci)淬火(huo)(huo)白亮層。
裂紋產生原因:
(1)原材料存在(zai)嚴重(zhong)的碳化物偏析;
(2)儀表失靈(ling),淬(cui)火加熱溫度(du)過高,晶粒粗(cu)大,降低材(cai)料強(qiang)韌(ren)性,增加脆性;
(3)淬火工件未及時回火和回火不(bu)充分,存(cun)在過(guo)大(da)的殘余內應(ying)力(li)(li)和線(xian)切割過(guo)程中形成(cheng)的新內應(ying)力(li)(li)疊加導致線(xian)切割裂紋(wen)。
預防措施:
(1)嚴格(ge)原材(cai)料(liao)(liao)入(ru)庫前檢查,確保原材(cai)料(liao)(liao)組織(zhi)(zhi)成(cheng)分合(he)格(ge),對不合(he)格(ge)原材(cai)料(liao)(liao)必須改進鍛,擊碎碳化物(wu),使化學(xue)成(cheng)分、金相組織(zhi)(zhi)等達到技術條件后方(fang)可投產、模塊(kuai)熱處理前加工成(cheng)品需留足(zu)一定(ding)磨量(liang)后淬火、回火、線切割;
(2)入爐(lu)前校驗儀表,選用微機控(kong)溫,控(kong)溫精度±1.5℃,真空爐(lu)、保護氣氛爐(lu)加熱,嚴防(fang)過熱和(he)氧化脫碳;
(3)采用(yong)分(fen)級淬(cui)火(huo)、等(deng)溫淬(cui)火(huo)和淬(cui)火(huo)后及時回(hui)火(huo),多(duo)次回(hui)火(huo),充(chong)分(fen)消除內應(ying)力,為線切割創造條件;
(4)制訂科學合(he)理線切(qie)割工藝。
9、疲(pi)勞裂紋
模具服役時在交變應(ying)力(li)反復作用下形成的(de)顯微疲勞裂(lie)(lie)紋(wen)緩慢擴展,導(dao)致突然(ran)疲勞斷裂(lie)(lie)。
(1)原材料存(cun)在發紋、自點(dian)(dian)、孔(kong)隙、疏松、非金屬(shu)夾雜、碳化物(wu)嚴(yan)重(zhong)偏(pian)析、帶狀組織、塊狀游(you)離鐵(tie)素體冶金組織缺陷,破(po)壞了基(ji)體組織連續性,形成不均勻應(ying)力集(ji)中。鋼錠中112未排除,導致軋制時形成白(bai)點(dian)(dian)。鋼中存(cun)在Bi、 Pb、Sn、As和S、P等(deng)有(you)害雜質(zhi),鋼中的P易引(yin)起(qi)冷脆(cui)(cui),而s易引(yin)起(qi)熱脆(cui)(cui),S,P有(you)害雜質(zhi)超標均易形成疲(pi)勞(lao)源;
(2)化(hua)學滲層過(guo)(guo)厚、濃(nong)度過(guo)(guo)大、滲層過(guo)(guo)度、硬(ying)化(hua)層過(guo)(guo)淺、過(guo)(guo)渡區硬(ying)度低等(deng)都可導致材料(liao)疲勞強度急劇降低;
(3)當模面(mian)加工粗糙、精度低、光潔度差,以(yi)及刀(dao)紋,刻字、劃痕、碰傷、腐蝕麻(ma)面(mian)等也易(yi)引起應力集中導致疲勞斷裂。
預防(fang)措施(shi):
(1)嚴格(ge)選材,確保材質(zhi),控(kong)制Pb、As、Sn等低熔點雜質(zhi)與S、P非金(jin)屬(shu)雜質(zhi)含量(liang)不超標;
(2)投產前進行材質檢(jian)查,不合格(ge)原材料不投產;
(3)選用具有純潔(jie)度高、雜質少(shao)、化(hua)(hua)學成分(fen)均勻、晶粒細.碳化(hua)(hua)物小(xiao)、等(deng)向性能好,疲勞強(qiang)(qiang)度高等(deng)特點的(de)電渣重(zhong)熔精煉(lian)鋼(gang),對模具型(xing)面(mian)表面(mian)噴丸強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)和表面(mian)化(hua)(hua)學滲層(ceng)(ceng)改性強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)處理,使金屬表層(ceng)(ceng)為預壓應力,抵(di)消模具服(fu)役時產(chan)生(sheng)的(de)拉應力,提(ti)高模具型(xing)面(mian)疲勞強(qiang)(qiang)度;
(4)提高模具型面加工精度(du)和光(guang)潔度(du);
(5)改善化學滲層(ceng)和硬化層(ceng)組織性能;
(6) 采用微機(ji)控制化學滲層厚(hou)度、濃度和硬化層厚(hou)度。
10、應力(li)腐(fu)蝕裂紋(wen)
該裂(lie)(lie)紋常(chang)發生(sheng)在(zai)使用過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)。金(jin)屬模具(ju)(ju)因(yin)化(hua)學反應(ying)(ying)或電(dian)化(hua)學反應(ying)(ying)過(guo)程(cheng),引起從表(biao)至內(nei)組織(zhi)(zhi)結構損壞腐(fu)蝕(shi)(shi)作用而產生(sheng)開裂(lie)(lie),這就是應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋。模具(ju)(ju)鋼因(yin)熱(re)處理后組織(zhi)(zhi)不同,抗蝕(shi)(shi)性能也(ye)不同。最(zui)耐蝕(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)為(wei)奧氏(shi)體(ti)(A),最(zui)易(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)為(wei)屈氏(shi)體(ti)(T),依次為(wei)鐵素體(ti)(F)馬(ma)氏(shi)體(ti)(M)珠(zhu)光體(ti)(P)索氏(shi)體(ti)(S)。因(yin)此,模具(ju)(ju)鋼熱(re)處理不宜(yi)得(de)到(dao)T組織(zhi)(zhi)。淬火(huo)鋼雖(sui)經回火(huo),但因(yin)回火(huo)不充分,淬火(huo)內(nei)應(ying)(ying)力或多(duo)或少依然存在(zai),模具(ju)(ju)服(fu)役時在(zai)外(wai)力作用下也(ye)會產生(sheng)新的(de)應(ying)(ying)力,凡有(you)應(ying)(ying)力存在(zai)于金(jin)屬模具(ju)(ju)中(zhong)(zhong)就會有(you)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋發生(sheng)。
預防(fang)措(cuo)施:
(1)模具鋼淬火(huo)(huo)后應及時(shi)回火(huo)(huo),充分回火(huo)(huo),多次回火(huo)(huo),以(yi)消除淬火(huo)(huo)內(nei)應力;
(2)模(mo)具鋼淬火(huo)(huo)后一般不(bu)宜在(zai)350-400℃回火(huo)(huo),因(yin)T組(zu)織常在(zai)此溫(wen)度出現,發生有T組(zu)織模(mo)具應(ying)重新處理,模(mo)具應(ying)進行(xing)防銹(xiu)處理,提高抗蝕(shi)性能;
(3)熱(re)作模具服役前進行(xing)低溫(wen)預熱(re),冷(leng)作模具服役一個階段后進行(xing)一次(ci)低溫(wen)回火消(xiao)除(chu)應力(li),不僅能防止和避免(mian)應力(li)腐蝕裂紋發生(sheng),還(huan)可大幅(fu)度提高模具使用(yong)壽命,一舉兩得,有顯(xian)著技術(shu)經(jing)濟效益。