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        模具鋼淬火裂紋分析與預防措施10例
        作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:91
        模具鋼熱處理中,淬火是常見工序。然而,因種種原因,有時難免會產生淬火裂紋,致使前功盡棄。分析裂紋產生原因,進而采取相應預防措施,具有顯著的技術經濟效益。常見淬火裂紋有以下10類型。 1、縱向裂紋 裂紋呈軸向,形狀細而長。當模具完全淬透即無心淬火時,心部轉變為比容最大的淬火馬氏體,產生切向拉應力,模具鋼的含碳量愈高,產生的切向拉應力愈大,當拉應力大于該鋼強度極限時導致縱向裂紋形成。以下因素又加劇了縱向裂紋的產生:(1)鋼中含有較多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害雜質,鋼錠軋制時沿軋制方向呈縱向嚴重偏析分布,易產生應力集中形成縱向淬火裂紋,或原材料軋制后快冷形成的縱向裂紋未加工掉保留在產品中導致最終淬火裂紋擴大形成縱向裂紋;(2)模具尺寸在鋼的淬裂敏感尺寸范圍內(碳工具鋼淬裂危險尺寸為8-15mm,中低合金鋼危險尺寸為25-40mm)或選擇的淬火冷卻介質大大超過該鋼的臨界淬火冷卻速度時均易形成縱向裂紋。 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)盡量選用真空冶煉,爐外精煉或電渣重熔模具鋼材;(3)改進熱處理工藝,采用真空加熱、保護氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火;(4)變無心淬火為有心淬火即不完全淬透,獲得強韌性高的下貝氏體組織等措施,大幅度降低拉應力,能有效避免模具縱向開裂和淬火畸變。 2橫向裂紋 裂紋特征是垂直于軸向。未淬透模具,在淬硬區與未淬硬區過渡部分存在大的拉應力峰值,大型模具快速冷卻時易形成大的拉應力峰值,因形成的軸向應力大于切向應力,導致產生橫向裂紋。鍛造模塊中S、P.Sb,Bi,Pb,Sn,As等低熔點有害雜質的橫向偏析或模塊存在橫向顯微裂紋,淬火后經擴展形成橫向裂紋。 預防措施:(1)模塊應合理鍛造,原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2—3之間,鍛造采用雙十字形變向鍛造,經五鐓五拔多火鍛造,使鋼中碳化物和雜質呈細、小,勻分布于鋼基體,鍛造纖維組織圍繞型腔無定向分布,大幅度提高模塊橫向力學性能,減少和消除應力源;(2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質:在鋼的Ms點以上快冷,大于該鋼臨界淬火冷卻速度,鋼中過冷奧氏體產生的應力為熱應力,表層為壓應力,內層為張應力,相互抵消,有效防止熱應力裂紋形成,在鋼的Ms—Mf之間緩冷,大幅度降低形成淬火馬氏體時的組織應力。當鋼中熱應力與相應應力總和為正(張應力)時,則易淬裂,為負時,則不易淬裂。充分利用熱應力,降低相變應力,控制應力總和為負,能有效避免橫向淬火裂紋發生。CL-1有機淬火介質是較理想淬火劑,同時可減少和避免淬火模具畸變,還可控制硬化層合理分布。調正CL-1淬火劑不同濃度配比,可得到不同冷卻速度,獲得所需硬化層分布,滿足不同模具鋼需求。 3弧狀裂紋 常發生在模具棱角角、缺口、孔穴、凹模接線飛邊等形狀突變處。這是因為,淬火時棱角處產生的應力是平滑表面平均應力的10倍。另外,(1)鋼中含碳(C)量和合金元素含量愈高,鋼Ms點愈低,Ms點降低2℃,則淬裂傾向增加1.2倍,Ms點降低8℃,淬裂傾向則增加8倍;
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