常见模具钢淬火裂纹与措施(一)
裂纹名称 | 形状 | 产生原因 | 预防措施 |
纵向裂纹 |
裂纹呈轴向,形状细而长 |
模具完全淬透即无心淬火时,心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力,模具钢的含碳量愈高,产生的切向拉应力愈大,当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。 |
1.严格原材料入库检查,对有害杂质含量超标钢材不投产 2.尽量选用真空冶炼,炉外精炼或电渣重熔模具钢材 3.改进热处理工艺,采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火 |
横向裂纹 |
裂纹特征是垂直于轴向 |
未淬透模具,在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值,大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值,因形成的轴向应力大于切向应力,导致产生横向裂纹 |
1.模块应合理锻造,原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间,锻造采用双十字形变向锻造,大幅度提高模块横向力学性能,减少和消除应力源 2.选择理想的冷却速度和冷却介质 |
弧状裂纹 |
常发生在模具棱角角、缺口、孔穴、 凹模接线飞边等形状突变处 |
淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍 |
1.改进设计,尽量使形状对称,减少形状突变,增加工艺孔与加强筋,或采用组合装配 2.淬火钢应及时回火,消除部分淬火内应力,防止淬火应力扩展 3.较长时间回火,提高模具抗断裂韧性值 4.充分回火,得到稳定组织性能;多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力 |
剥离裂纹 |
模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基体中剥离 |
模具表层组织和心部组织比容不同,淬火时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹 |
1.应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低,增强渗层与基体结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀 2.模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹产生,确保产品质量 |
网状裂纹 |
裂纹深度较浅,一般深约0.01-1.5mm,呈辐射状,别名龟裂 |
原材料有较深脱碳层,原材料是粗晶粒钢,原始组织粗大,存在大块状铁素体,常规淬火无法消除。模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同,比容不同,钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力 |
1.严格原材料化学成分.金相组织和探伤检查,不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料 2.选用细晶粒钢、真空电炉钢,投产前复查原材料脱碳层深度,冷切削加工余量必须大于脱碳层深度 3.制订先进合理热处理工艺,选用微机控温仪表,控制精度达到±1.5℃,定时现场校验仪表 |