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模具钢淬火裂纹的分析及解决方法
发布时间:2021-08-26 12:13
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    苏州东锜精密模具材料材料有限公司落座于环境优美、交通便利的江苏省苏州。公司面向国内外各大中小型企业,长期以来一直以压铸模具钢、合金结构钢、冷作模具钢、高速钢、塑胶模具钢、硬质合金等以主要批发销售。

  

  

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    模具钢淬火裂纹的分析及解决方法

  

    它通常以突然的形状出现,如芯片角、凹口、空腔和芯片布线闪光。

  

    这是因为淬火过程中拐角处的应力是光滑表面上平均应力的10倍。

  

    此外,钢中碳和合金元素含量越高,钢的Ms点越低,Ms点降低2 C,淬火倾向越高。2倍,Ms点降低8℃,淬灭倾向增加8倍。钢中不同的结构转变和相同的结构转变不会同时发生变化。由于不同结构的特定公差,会产生巨大的结构应力,导致结构连接处形成弧形裂纹。淬火后回火不及时,或回火不充分,钢中残余奥氏体未完全转变,保持服役状态促进应力再分布,或在模具使用和维护过程中发生残余奥氏体马氏体转变。当组合应力大于钢的强度***限时,会形成弧形裂纹。它有第二种回火脆性钢。淬火后高温回填,缓慢冷却,使钢中有害杂质如P、S沿晶界析出。它大大降低了晶界的结合力和韧性,增加了脆性,使用时在外力作用下形成弧形裂纹。

  

    预防措施:原料化学成分严格。金相组织、探伤、不合格原材料和粗晶粒钢不得用作模具材料;生产前应选择细晶粒钢和真空电炉钢,并检查原料脱碳深度。开发先进合理的热处理工艺,选用微电脑温度控制仪,控制精度达到5℃,定期现场校准仪器;模具产品***终加工选用真空电炉、保护气氛炉和全脱氧盐浴炉。有效防止和避免网络裂缝的形成。

  

    预防措施:(1)严格选材,保证材料质量,控制铅、砷、锡等低熔点杂质和S、P等非金属杂质不超标;(2)生产前应进行材料检验,不得生产不合格的原材料;(3)纯度高,杂质少,化学成分均匀,晶粒细小。

  

    电渣重熔精炼钢碳化物少,各向同性好,疲劳强度高。通过喷丸处理和表面化学渗透层的改性和强化处理来强化模具型面的表sus630不锈钢多少钱一公斤面,从而对金属表面层施加预应力以抵消模具的影响。使用过程中产生的拉应力提高了模具表面的疲劳强度;提高模具表面处理的精度和光洁度;改善硬化层的化学渗透性和微观结构特征;用计算机控制硬化层的厚度、浓度和厚度。

  

    预防措施:(1)进库前严格检查原材料,确保原材料成分合格。不合格的原料必须进行重整,碳化物必须粉碎后才能进行化学成分和金相组织的生产。淬火后,模块热处理前的成品需要保持一定的研磨量。回火和线切割;(2)入炉前检查仪表,用微机控制温度,温度控制精度为5℃,加热真空炉和保护气氛炉,防止过热和氧化脱碳;(3)分***淬火、等温淬火、回火后回火、多次回火,充分消除内应力,为线切割创造条件;建立科学合理的线切割工艺。

  

    横向裂纹、冷裂纹和弧形裂纹

  

    注意事项:(淬火后,将模具在沸水中煮沸30-60分钟,然后淬火,可以消除15%-25%的淬火内应力,稳定残余奥氏体。在-60℃或-120℃进行常规冷处理时,温度越低,残余奥氏体转化为马氏体的越多,但不可能完成转变。实验表明,残余奥氏体约保留2%-5%,并根据需要保留少量残余。奥氏体可以缓解应力,起到缓冲作用。由于残余奥氏体软而韧,可以部分吸收马氏体的快速膨胀能,以缓解相变应力。冷加工后,取出模具,用热水加热。可以消除40%-60%的冷处理应激。加热至室温后,应及时调节温度。进一步消除冷加工应力,从而避免冷加工裂纹的形成,获得稳定的结构性能,保证模具产品在储存和使用过程中不变形。

  

    预防措施:(1)锻造和锻造原料,双交叉变形变成锻造,经过四次锻造和四次锻造变质,锻造出的纤维组织分布在型腔周围或轴对称,***后使用高sus630什么材质温热量。淬火后,高温回火可完全消除块状、网状、带状和链状碳化物,并将碳化物细化到2-3***;(2)制定先进的热处理工艺,控制***终淬火残余奥氏体的奥氏体含量不超标;淬火后及时回火,消除淬火应力;适当降低磨削速度、磨削量和磨削冷却速度,可以有效防止和避免磨削裂纹的形成。

  

    当使用模具时,硬化层会在应力的作用下逐步从钢基体上剥离。由于模具的表面结构和型芯结构之间的比容差异,淬火过程中在表层形成轴向和切向淬火应力,在径向产生拉伸应力,并且它们在内部迅速变化。在表面化学热处理模具的冷却过程中,剥离裂纹往往发生在应力急剧变化的狭窄范围内,这是由于内层和外层淬火马氏体的不适时膨胀,导致较大的相变应力,从而导致渗透层被基体结构化学处理。脱衣。如火焰表面硬化层、高频表面硬化层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层和金属化层。

  

    化学硬化后,淬火不适合快速回火,特别是300℃以下的低温回火,会导致表层拉应力,钢基芯和过渡层压应力。当拉伸应力大于压缩应力时,化学渗透层将被拉开。

  

    预防措施:改进设计,尽可能使形状对称,减少形状突变,增加加工孔和加强筋,或使用组合构件;圆角代替直角和尖角,通孔代替盲孔,从而提高加工精度和表面光洁度,减少应力集中的来源。一般对直角、锐边、盲孔等的硬度要求。不高。可以用铁丝、石棉绳、耐火泥等包裹或填塞。这是一个人为制造一个冷却屏障,然后慢慢冷却并淬火的过程。避免应力集中,防止淬火时电弧开裂。淬火钢应及时回火,以消除部分淬火内应力,防止淬火应力扩散。长时间回火可以提高模具的断裂韧性。;反复回火使残余奥氏体充分转变,消除新的应力;合理回火,提高钢件的抗疲劳性能和综合力学性能;对于具有二次回火脆性的模具钢,应在高温回火后用水(或油)快速冷却,可消除二次回火脆性,防止和避免淬火时电弧裂纹的形成。

  

    线切割裂纹

  

    裂纹特征垂直于轴向。在未硬化的模具中,大的拉伸应力峰值出现在硬化和未硬化区域之间的过渡处。当大模具快速冷却时,很可能形成大的拉伸应力峰值。轴向应力大于切向应力,导致横向裂纹。

  

    锻造模块中的有害低熔点杂质,如铋、铅、锡、砷等。,在横向偏析或模块中有横向微裂纹,淬火后扩散形成横向裂纹。

  

    预防措施:型钢化学渗钢层的浓度和硬度应由表及里降低,以增强渗层与基材的结合力。渗透后的扩散处理可以使化学渗透层和基底之间的过渡均匀。退火、球化退火和调质可以充分细化原始组织,有效防止和避免剥离裂纹,保证产品质量。

  

    裂缝深度较浅,一般在0左右。01-5毫米,辐射开裂。主要原因如下:原料有较深的脱碳层,未冷切去除,或成品模具在氧化气氛炉中加热导致氧化脱碳;模具表面金属组织脱碳与钢基马氏体含碳量不同。对于不同容量的钢,脱碳表层在淬火时会产生很大的拉应力。因此表面金属往往被拉裂成沿晶界的网状。原料为粗晶粒钢,原始组织粗大,铁素体块状。淬火无法消除,残留在淬火组织中或温度控制不准确,仪器故障,组织过热甚至过热,晶粒粗化,晶界结合损失,模具淬火冷却时沿奥氏体碳化物晶界析出,晶界强度大大降低,韧性差,脆性高,在拉应力作用下沿晶界开裂。

  

    通常发生在模具产品的淬火回火过程中,形成的微裂纹大多垂直于磨削方向,深度约为0。05-0毫米.(原料预处理不当,不能完全消除块状、网状、带状碳化物,原料脱碳严重;(***终淬火温度过高,导致过热,晶粒粗大,残留奥氏体量大);磨削过程中发生应力诱发相变,残余奥氏体转变为马氏体,结构应力很高。此外,由于回火不足,残余拉应力较大,与磨削结构的应力叠加。由于磨削速度快,进给速度大,冷却不当,金属表层磨削热急剧上升到淬火温度,然后磨削液冷却,会导致磨削表层二次硬化。多重应力的组合超过了材料的强度。到了***限,就会造成表面金属的磨削裂纹。

  

    疲劳裂缝

  

    预防措施:(1)模具钢淬火后应及时回火,充分回火,反复回火以消除淬火内应力;(2)模具钢淬火后,由于T型组织,不宜在350-400℃的温度下回火,此温度下常发生回火。T型结构的模具应进行再加工和防锈处理,以提高耐腐蚀性;(3)热加工模具维修前的低温预热和使用一段时间后的低温回火可以消除sus630不锈钢价格应力,不仅可以防止和避免应力腐蚀裂纹,而且可以大大延长模具的使用寿命。它有两个目的,具有很大的技术和经济效益。

  

    模具钢主要是中碳和高碳合金钢。淬火后,一些过冷奥氏体没有转变成马氏体,而是以残余奥氏体的形式继续使用,这影响了性能。

  

    如果保持在零度以下,会促进残余奥氏体的马氏体相变。所以冷处理的本质是继续淬火。室温淬火应力和零度淬火应力叠加。当重叠应力超过材料强度***限时,形成冷裂纹。

  

    注意事项:模块应合理锻造。原材料的长度与直径之比(即锻造比)优选选择在2和3之间。锻件采用双交叉变形锻件。经过5-5次拉锻,钢中的碳化物和杂质细小均匀地分布在钢基体上,锻造后的纤维组织在型腔周围单向分布,大大提高了侧向力学性能,降低了模块的应力,消除了应力源;选择理想的冷却速度和冷却介质:在钢的Ms点以上,上述快速冷却比钢的临界淬火冷却速度快。钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力,表层为压应力,内层为拉应力,二者相互抵消,有效防止了钢中热应力裂纹的形成。MS和MF之间的缓慢冷却可以大大降低淬火马氏体形成过程中的结构应力。当钢中热应力和对应应力之和为正拉应力时,容易淬火,而为负应力时,不容易淬火。

  

    充分利用热应力,降低相变应力,控制总应力为负,可以有效避免横向淬火裂纹的发生。CL-1有机猝灭剂是一种理想的猝灭剂。同时,可以减少和避免淬火模具的变形,控制硬化层的合理分布。调节不同浓度的CL-1淬火剂可以获得不同的冷却速度,获得所需的硬化层分布,满足不同模具钢的需要。

  

    调质模块在线切割过程中出现裂纹。这一过程改变了应力场在金属表层、中间层和核心的分布。淬火后残余内应力不平衡变形,在一定区域出现较大的拉应力。当模具强度有限时,拉应力会导致模具材料开裂,裂纹呈弧形刚性变质层形状。实验表明,线切割过程是一个局部高温放电和快速冷却的过程,因此在金属表层形成枝晶铸造结构的凝固层,产生600-900兆帕的拉应力,厚度约为0。03mm高应力二次淬火白色光亮层。

  

    产生裂纹的原因:(1)原料中碳化物严重偏析;(2)设备故障,淬sus630不锈钢棒火温度过高,晶粒粗大,降低材料韧性,增加脆性;(淬火工件未及时回火,回火不充分,残余内应力过大,新的内应力会导致线切割裂纹。

  

    这种裂纹经常在使用过程中出现。金属模具因化学反应或电化学反应过程而断裂,导致从表面到内部结构的损坏和腐蚀,称为应力腐蚀开裂。模具钢由于热处理后的显微组织不同,耐蚀性也不同。***耐腐蚀的组织是奥氏体(a),贝氏体(t),其次是铁素体(F)-马氏体(M)-珠光体(P)-索氏体(s)。

  

    因此,模具钢热处理不适合获得T型组织。

  

    虽然淬火钢已经回火,但由于回火不足,淬火内应力仍然或多或少存在。使用模具时,在外力作用下会产生新的应力。苏州轧辊厂生产高速钢轧辊时,金属模具中存在应力,会产生应力腐蚀裂纹。

  

    磨削裂纹、应力腐蚀裂纹和剥离裂纹

  

    使用模具时,反复应力下形成的微疲劳裂纹缓慢扩展,导致突然疲劳断裂。(1)原材料有发纹、自斑、气孔、气孔、非金属夹杂物、严重的碳化物偏析、带状组织和无铁素体的冶金组织缺陷,破坏基体组织的连续性,形成不均匀的应力集中。

  

    不排除铸锭中的112,导致轧制过程中形成白点。

  

    钢中含有有害杂质,如铋、铅、锡、砷和硫、磷。钢中的磷容易引起冷脆性,而硫可能引起热脆性。超过s、p标准的有害杂质很可能形成疲劳源;厚度过大,浓度过大,硬化层过多,硬化层过浅,过渡区硬度低,会导致材料疲劳强度急剧下降;(当模具表面粗糙、精度低、光洁度差、切割线、刻字、划痕、擦伤、磨砂面腐蚀等。).也容易出现应力集中和疲劳断裂。

  

    预防措施:严格检查储存的原材料,切勿放入有害杂质过多的钢材;尽量使用真空熔炼、炉外精炼或电渣重熔的模具钢;改进热处理工艺,采用真空加热、保护气氛加热和完全脱盐盐浴炉加热及分***淬火、等温淬火;从无心淬火到强化淬火(即不完全淬火),可以获得高韧性的强贝氏体组织,大幅度降低拉应力,有效避免模具纵向开裂和淬火变形。

  

    裂纹是轴向的,又细又长。当模具完全硬化(即无心淬火)后,型芯会转变为比体积***大的淬火马氏体,产生切向拉应力。模具钢含碳量越高,切向拉应力越大。超过这个钢材强度***限会导致纵向裂纹的形成。以下因素进一步加剧了纵向裂纹的发生:钢中含有较多的有害杂质,如S、P、Bi、sus630不锈钢跟304的区别Pb、Sn、As等低熔点。钢锭轧制过程中,钢材沿轧制方向偏析严重,容易产生应力集中。形成初始淬火裂纹,或者原材料轧制后快速冷却形成的初始裂纹落入未经加工的产品中,导致***终淬火裂纹扩展形成裂纹;模具尺寸在钢的淬火敏感尺寸范围内。碳素工具钢淬火裂纹的临界尺寸为8-15毫米,中低合金钢为25-40毫米。或者选用的淬火冷却介质大大超过钢材的临界淬火冷却速率,容易形成纵向裂纹。

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