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            模具鋼淬火裂紋的預防措施有哪些?
            來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2022-02-17 | 346 次瀏覽 | 分享到:
            模具鋼淬火裂紋的預防措施有哪些?
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              模具鋼淬火裂紋的預防措施有哪些?

              

              模具鋼淬火后裂紋是熱處理過程中最大的缺陷。模具鋼常見的淬火裂紋有縱向裂紋、橫向裂紋、弧形裂紋、剝離裂紋和網狀裂紋。模具鋼淬火裂紋會使加工好的模具報廢,不僅直接影響我們的生產效率,還會增加我們的經濟成本。那么,怎樣才能防止模具鋼淬火后開裂呢?模具鋼淬火裂紋的預防措施有哪些?

              

            模具鋼


              [縱向裂紋]

              

              原因:裂紋呈軸向、細長形。當模具完全淬火,即無心淬火時,芯部轉變為比體積最大的淬火馬氏體,產生切向拉應力。模具鋼含碳量越高,切向拉應力越大。當拉應力大于鋼材的強度極限時,就形成了縱向裂紋。

              

              以下因素加劇了縱向裂紋的產生:

              

              (1)鋼中含有許多低熔點的有害雜質,如硫、磷、鉍、鉛、錫、砷等。,且鋼錠在軋制過程中縱向偏析嚴重,容易產生應力集中,形成縱向淬火裂紋,或軋制后原料快速冷卻形成的縱向裂紋未得到處理,殘留在產品中,導致最終淬火裂紋擴大,形成縱向裂紋;

              

              (2)當模具尺寸在鋼的淬火敏感尺寸范圍內(碳素工具鋼為8-15mm,中低合金鋼為25-40mm)或選用的淬火冷卻介質大大超過鋼的臨界淬火冷卻速度時,容易形成縱向裂紋。

              

              預防措施:

              

              (1)嚴格檢查來料,有害雜質超標的鋼材不投入生產;

              

              (2)盡量選用真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔的模具鋼;

              

              (3)改進熱處理工藝,采用真空加熱、保護氣氛加熱、完全脫氧鹽浴爐加熱、分級淬火和等溫淬火;

              

              (4)將無心淬火改為無心淬火即不完全淬火,獲得高強度、高韌性的下貝氏體組織等措施,可大大降低拉應力,有效避免模具縱向開裂和淬火變形。

              

              [橫向裂紋]

              

              原因:裂紋特征垂直于軸向。在未硬化模具的硬化區域和未硬化區域之間的過渡區域中存在大的拉伸應力峰值。大模具快速冷卻時,容易形成較大的拉應力峰值,形成的軸向應力大于切向應力,導致橫向裂紋。鍛造模塊中S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害雜質橫向偏析或模塊中橫向微裂紋,淬火后膨脹形成。

              

              預防措施:

              

              (1)模塊要鍛造合理。原材料的長度與直徑之比,即鍛造比,優選為2-3。鍛造采用雙交叉變形鍛造。經過五鐓五拔多火鍛造,鋼中的碳化物和雜質細小均勻分布在鋼基體中,鍛造的纖維組織在空洞周圍無定向分布,大大提高了模塊的橫向力學性能,減少和消除了應力源;

              

              (2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質:冷卻速度快于鋼在MS點以上的臨界淬火冷卻速度,鋼中過冷奧氏體產生的應力為熱應力,表層為壓應力,內層為拉應力,相互抵消,有效防止熱應力裂紋的形成,減緩鋼的Ms和MF之間的冷卻,大大降低淬火馬氏體形成過程中的結構應力。當鋼中熱應力和相應應力之和為正(拉應力)時,容易淬裂;當它為負時,不容易淬火開裂。充分利用熱應力,降低相變應力,控制應力之和為負值,可有效避免橫向淬火裂紋。CL-1有機淬火介質是一種理想的淬火劑,可以減少和避免淬火模具的變形,控制硬化層的合理分布。通過調整CL-1淬火劑的不同濃度和比例,可以獲得不同的冷卻速度,獲得所需的硬化層分布,以滿足不同模具鋼的要求。

              

              [弧形裂縫]

              

              原因:經常發生在形狀突變處,如模具角、缺口、孔洞、模具布線溢料等。這是因為淬火時角部產生的應力是光滑表面平均應力的10倍。

              

              此外,

              

              (1)鋼中碳(C)和合金元素含量越高,鋼的Ms點越低,Ms點每降低2℃,淬火裂紋傾向增加1.2倍,Ms點降低8℃,淬火裂紋傾向增加8倍;

              

              (2)鋼中不同組織轉變和同一組織轉變的差異,由于不同組織的特定公差,造成巨大的組織應力,導致組織界面處形成弧形裂紋;

              

              (3)淬火后回火不及時或不充分,鋼中的殘余奧氏體未完全轉變,仍處于服役狀態,促使應力重新分布,或模具服役時殘余奧氏體發生馬氏體轉變產生新的內應力,當綜合應力大于鋼的強度極限時,形成弧形裂紋;

              

              (4)第二類回火脆性的鋼,經淬火、高溫回火、緩冷后,導致鋼中的P、S等有害雜質化合物沿晶界析出,使晶界結合力、強度和韌性大大降低,脆性增加,服役中在外力作用下形成弧形裂紋。

              

              預防措施:

              

              (1)改進設計,使形狀盡可能對稱,減少形狀突變,增加工藝孔和加強筋,或采用組合裝配;

              

              (2)圓角代替直角和銳邊,通孔代替盲孔,提高了加工精度和表面光潔度,減少了應力集中源。對于直角、銳邊、盲孔等無法避免的地方,一般硬度要求不高,鐵絲、石棉繩、耐火泥等??捎糜诎蛱畛?,人為制造冷卻屏障緩慢冷卻淬火,避免應力集中,防止淬火時形成弧裂;

              

              (3)淬火鋼應及時回火,消除部分淬火內應力,防止淬火應力擴大;

              

              (4)長時間回火,提高模具的斷裂韌性;

              

              (5)充分回火,獲得穩定的組織和性能;反復回火可以充分轉化殘余奧氏體,消除新的應力;

              

              (6)合理回火,提高鋼件的抗疲勞性能和綜合力學性能;具有第二回火脆性模具鋼在高溫回火后應迅速冷卻(水冷或油冷),可消除第二回火脆性,防止和避免淬火時產生弧形裂紋。


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