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十種淬火裂紋分析與預(yù)防措施(二)
  發(fā)布時間:2016年09月18日 點擊數(shù):

  4、剝離裂紋

  模具服役時在應(yīng)力作用下,淬火硬化層一塊塊從鋼基體中剝離。因模具表層組織和心部組織比容不同,淬火時表層形成軸向、切向淬火應(yīng)力,徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力,并向內(nèi)部突變,在應(yīng)力急劇變化范圍較窄處產(chǎn)生剝離裂紋,常發(fā)生于經(jīng)表層化學(xué)熱處理模具冷卻過程中,因表層化學(xué)改性與鋼基體相變不同時性引起內(nèi)外層淬火馬氏體膨脹不同時進(jìn)行,產(chǎn)生大的相變應(yīng)力,導(dǎo)致化學(xué)處理滲層從基體組織中剝離。如火焰表面淬硬層、高頻表面淬硬層、滲碳層、碳氮共滲層、滲氮層、滲硼層、滲金屬層等?;瘜W(xué)滲層淬火后不宜快速回火,尤其是300℃以下低溫回火快速加熱,會促使表層形成拉應(yīng)力,而鋼基體心部及過渡層形成壓縮應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于壓縮應(yīng)力時,導(dǎo)致化學(xué)滲層被拉裂剝離。

  預(yù)防措施:

  (1)應(yīng)使模具鋼化學(xué)滲層濃度與硬度由表至內(nèi)平緩降低,增強(qiáng)滲層與基體結(jié)合力,滲后進(jìn)行擴(kuò)散處理能使化學(xué)滲層與基體過渡均勻;

  (2)模具鋼化學(xué)處理之前進(jìn)行擴(kuò)散退火、球化退火、調(diào)質(zhì)處理,充分細(xì)化原始組織,能有效防止和避免剝離裂紋產(chǎn)生,確保產(chǎn)品質(zhì)量。

  5、網(wǎng)狀裂紋

  裂紋深度較淺,一般深約0.01~1.5mm,呈輻射狀,別名龜裂。原因主要有:

  (1)原材料有較深脫碳層,冷卻削加工未去除,或成品模具在氧化氣氛爐中加熱造成氧化脫碳;

  (2)模具脫碳表層金屬組織與鋼基體馬氏體含碳量不同,比容不同,鋼脫碳表層淬火時產(chǎn)生大的拉應(yīng)力,因此,表層金屬往往沿晶界被拉裂成網(wǎng)狀;金屬加工微信內(nèi)容不錯,值得關(guān)注。

  (3)原材料是粗晶粒鋼,原始組織粗大,存在大塊狀鐵素體,常規(guī)淬火無法消除,保留在淬火組織中,或控溫不準(zhǔn),儀表失靈,發(fā)生組織過熱,甚至過燒,晶粒粗化,失去晶界結(jié)合力,模具淬火冷卻時鋼的碳化物沿奧氏體晶界析出,晶界強(qiáng)度大大降低,韌性差,脆性大,在拉應(yīng)力作用下沿晶界呈網(wǎng)狀裂開。

  預(yù)防措施:

  (1)嚴(yán)格原材料化學(xué)成分、金相組織和探傷檢查,不合格原材料和粗晶粒鋼不宜作模具材料;

  (2)選用細(xì)晶粒鋼、真空電爐鋼,投產(chǎn)前復(fù)查原材料脫碳層深度,冷切削加工余量必須大于脫碳層深度;

  (3)制訂先進(jìn)合理熱處理工藝,選用微機(jī)控溫儀表,控制精度達(dá)到?1.5℃,定時現(xiàn)場校驗儀表;

  (4)模具產(chǎn)品最終處理選用真空電爐、保護(hù)氣氛爐和經(jīng)充分脫氧鹽浴爐加熱模具產(chǎn)品等措施,有效防止和避免網(wǎng)狀裂紋形成。

  6、冷處理裂紋

  模具鋼多為中、高碳合金鋼,淬火后還有部分過冷奧氏體未轉(zhuǎn)變成馬氏體,保留在使用狀態(tài)中成為殘余奧氏體,影響使用性能。若置于零度以下繼續(xù)冷卻,能促使殘余奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,因此,冷處理的實質(zhì)是淬火繼續(xù)。室溫下淬火應(yīng)力和零度下淬火應(yīng)力疊加,當(dāng)疊加應(yīng)力超過該材料強(qiáng)度極限時便形成冷處理裂紋。

  預(yù)防措施:

  (1)淬火后冷處理之前將模具置于沸水中煮30-60min,可消除15%-25%淬火內(nèi)應(yīng)力并使殘余奧氏體穩(wěn)定化,再進(jìn)行-60℃常規(guī)冷處理,或進(jìn)行-120℃深冷處理,溫度愈低,殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體量愈多,但不可能全部轉(zhuǎn)變完,實驗表明,約有2%-5%殘余奧氏體保留下來,按需要保留少量殘余奧氏體可松馳應(yīng)力,起緩沖作用,因殘余奧氏體又軟又韌,能部分吸收馬氏體化急劇膨脹能量,緩和相變應(yīng)力;

  (2)冷處理完畢后取出模具投入熱水中升溫,可消除40%-60%冷處理應(yīng)力,升溫至室溫后應(yīng)及時回火,冷處理應(yīng)力進(jìn)一步消除,避免冷處理裂紋形成,獲得穩(wěn)定性組織性能,確保模具產(chǎn)品存放和使用中不發(fā)生畸變。

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