苏州东锜拥有先进的ERP管理系统，从下料、加工到出货全程管控，公司拥有光谱仪，探伤机，台式和便携式硬度计，每当钢材到货时，IQC都必须进行严格的探伤、硬度检测、成本分析以确保来料品质均能达标；

　　

　　

 

　　

　　　　模具钢的10种裂纹及预防措施

　　

　　　　随着社会经济的发展，我们对模具钢的需求越来越大。加工和使用模具钢的所有过程，特别是热处理过程中和热处理后，由于内应力和外应sus630导磁吗 力以及材料本身的特性和质量，都可能产生裂纹或开裂，导致模具报废。接下来模具钢小编给大家分享10种模具钢的裂纹及预防措施。

　　

　　　　1.纵向裂缝

　　

　　　　裂纹呈轴状，薄而长。当模具完全硬化，即无心淬火时，型芯转变为比体积更大的淬火马氏体，产生切向拉应力。模具钢含碳量越高，切向拉应力越大，当拉应力大于钢的强度极限时，导致纵向裂纹的形成。以下因素加剧了纵向裂纹的产生:(1)钢中含有许多低熔点的有害杂质，如硫、磷、铋、铅、锡、砷等。钢锭轧制时，纵向偏析严重，容易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或者轧制后原料快速冷却形成的纵向裂纹未经加工而残留在产品中，导致更终淬火裂纹扩展形成纵向裂纹；(2)当模具尺寸在钢的淬火敏感尺寸范围内(碳素工具钢8-15 mm，中低合金钢25-40 sus630多少钱一斤mm)或选用的淬火冷却介质大大超过钢的临界淬火冷却速度时，容易形成纵向裂纹。

　　

　　　　预防措施:(1)严格检查原材料入库，不要将有害杂质超标的钢材投入生产；(2)尽量采用真空熔炼、炉外精炼或电渣重熔模具钢；(3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热、全脱氧盐浴炉加热、分级淬火和等温淬火；(4)将无心淬火改为无心淬火，即不完全淬火，获得高强度、高韧性的下贝氏体组织，可以大大降低拉应力，有效避免模具纵向开裂和淬火变形。

　　

　　　　2.横裂

　　

　　　　裂纹特征垂直于轴向。在未硬化的模具中，在硬化区和未硬化区之间的过渡区有一个较大的拉应力峰值。大模快速冷却时，容易形成较大的拉应力峰值，轴向应力大于切向应力，产生横向裂纹。锻造模块中存在s、p、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或锻造模块中存在横向微裂纹，淬火后扩展形成横向裂纹。

　　

　　　　预防措施:(1)模块应合理锻造，原材料长径比即锻造比应为2-3。锻造采用双交叉变形锻造，经过五镦五拔多火锻造后，钢中的碳化物和杂质以细小的形状均匀分布在钢基体中，锻造的纤维组织在型腔周围单向分布，大大提高了模块的横向力学性能，熔喷非织造布模头sus630价格减少和消除了应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质:在钢的Ms点以上快速冷却，大于钢的临界淬火冷却速度。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，有效防止热应力裂纹的形成。钢的MS和MF之间的缓冷，大大降低了淬火马氏体形成时的结构应力。钢中热应力和相应应力之和为正(拉应力)时，容易淬裂，为负时，不容易淬裂。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。Cl-1有机淬火介质是一种理想的淬火介质，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，满足不同模具钢的要求。

　　

　　　　3.弧形裂纹

　　

　　　　它经常发生在芯片形状的突然变化，如角落，缺口，洞，芯片布线闪光等。这是因为淬火时棱角处的应力是光滑表面平均应力的10倍。此外，(1)钢中碳(c)和合金元素含量越高，钢的Ms点越低，Ms点降低2℃，淬火裂纹倾向增加1.2倍，Ms点降低8℃，淬火裂纹倾向增加8倍；(2)钢中不同的组织转变和相同的组织转变不是同时发生的，导致组织交界处产生巨大的组织应力和弧形裂纹；(3)淬火后未及时回火，或回火不足，钢中残余奥氏体未完全转变，保持在服役状态促进应力再分布，或模具服役时残余奥氏体发生马氏体转变产生新的内应力，当综合应力大于钢的强度极限时形成弧形裂纹；(4)二次回火脆性的钢在高温下回火，淬火后缓慢冷却，导致有害杂质P、S等化合物沿晶界析出，大大降低晶界的结合力和韧性，增加脆性，服役时在外力作用下形成弧形裂纹。

　　

　　　　预防措施:(1)改进设计，尽可能使形状对称，减少形状突变，增加工艺孔和加强筋，或采用组合装配；(2)圆角代替直角和锐边，通孔代替盲孔，提高加工精度和表面光洁度，减少应力集中源。一般对不可避免的直角、锐边、盲孔硬度要求不高，所以铁丝、石棉绳、耐火泥等。可用于包裹或填塞，人为制造冷却屏障，使其能缓慢冷却和淬火，避免应力集中，防止淬火时形成电弧裂纹；(3)淬火钢sus630固溶后硬度应及时回火，消除部分淬火内应力，防止淬火应力扩大；(4)长时间回火，提高模具的断裂韧性；(5)充分回火以获得稳定结构和性能；反复回火使残余奥氏体充分转变，消除新的应力；(7)合理回火，提高钢件的抗疲劳性能和综合力学性能；对于二级回火脆性的模具钢，高温回火后应迅速冷却(水冷或油冷)，可消除二级回火脆性，防止和避免淬火时电弧裂纹的形成

　　

　　　　4.剥去裂缝

　　

　　　　模具使用时，在应力的作用下，硬化层从sus630可以做热处理吗钢基体上一层一层剥落。由于模具表层和芯部结构的比容不同，淬火时表层形成轴向和切向淬火应力，径向产生拉应力，突然向内部变化，导致应力变化范围较窄的地方出现剥离裂纹，这种情况经常发生在模具表面化学热处理后的冷却过程中。由于表面化学改性和钢基体相变的不同，内外淬火马氏体同时膨胀，产生较大的相变应力，导致化学处理后的渗层从基体结构剥离。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、金属化层等。淬火后，化学渗层不适合快速回火，特别是300℃以下的低温快速加热会促进表层拉应力的形成，而钢基体的芯层和过渡层会形成压应力。当拉伸应力大于压缩应力时，化学渗透层将被撕裂和剥离。

　　

　　　　预防措施:(1)模具钢化学渗层的浓度和硬度应由外向内逐渐降低，以增强渗层与基体的结合力，渗后扩散处理可使化学渗层与基体的过渡均匀；(2)模具钢化学处理前进行扩散退火、球化退火和调质处理，充分细化原始组织，可有效防止和避免剥离裂纹，保证产品质量。

　　

　　　　5.网状裂缝

　　

　　　　裂纹深度较浅，一般约0.01-1.5毫米深，呈放射状，别名裂纹。主要原因如下:(1)原材料脱碳层较深，冷切未去除，或成品模具在氧化气氛炉中加热，导致氧化脱碳；(2)模具脱碳表面金属组织的碳含量和比容与钢基体的马氏体不同，导致淬火钢的脱碳表面时产生很大的拉应力。因此表面金属往往被拉裂成沿晶界的网状。(3)原材料为粗晶粒钢，原始组织粗大，铁素体块状，常规淬火无法消除，残留在淬火组织中，或温度控制不准确，仪器故障，组织过热甚至过烧，晶粒粗化，晶界结合力丧失。模具淬火冷却时，钢的碳化物沿奥氏体晶界析出，大大降低了晶界强度，韧性差，脆性大，在拉应力作用下沿晶界呈网状开裂。

　　

　　　　预防措施:(1)严格检查原材料的化学成分、金相组织和探伤。不合格的原材料和粗粒钢不适合做模具材料；(2)选用细晶钢和真空电炉钢，投产前重新检查原料脱碳深度，冷切余量必须大于脱碳深度；(3)制定先进合理的热处理工艺，选用微机温控仪表，控制精度达到1.5℃，并定期进行现场检查；(4)模具产品更终处理选用真空电炉、保护气氛炉、全脱氧盐浴炉，可有效防止和避免网状裂纹的形成。

　　

　　　　6.冷处理裂纹

　　

　　　　大多数模具钢是中碳和高碳合金钢。淬火后，部分过冷奥氏体未转变为马氏体，在服役状态下仍保留为残余奥氏体，影响服役性能。如果冷却到零度以下，可以促进残余奥氏体的马氏体转变。所以冷处理的本质是淬火。室温淬火应力和零度淬火应力叠加，当叠加响应力超过材料的强度极限时，形成冷处理裂纹。

　　

　　　　预防措施:

　　

　　　　(1)淬火后，冷处理前，将模具放入沸水中30-60分钟，可消除15%-25%的淬火内应力，稳定残余奥氏体，然后进行-60℃常规冷处理或-120℃深冷处理。温度越低，残余奥氏体转化为马氏体的越多，但不能完全转化。实验表明，约2%-5%的残余奥氏体转变为马氏体。

　　

　　　　(2)冷处理后，取出模具放入热水中加热，可消除40%-60%的冷处理应力。加热至室温后，应及时回火，以进一步消除冷处理应力，避免冷处理裂纹的形成，获得稳定的显微组织和性能，保证模具产品在储存和使用过程中不变形。

　　

　　　　7.磨削裂纹

　　

　　　　经常发生在模具产品淬火回火后的磨削和冷加工过程中，形成的微裂纹大多垂直于磨削方向，深度约为0.05-1.0 mm。(1)原料预处理不当，未能完全消除原料的块状、网状、带状碳化物，造成脱碳严重；(2)终淬温度过高，导致过热，晶粒粗大，残余奥氏体较多；(3)磨削过程中，发生应力诱导相变，使残余奥氏体转变为马氏体，产生较大的结构应力。此外，由于回火不足，会留下更多的残余拉应力，与磨削结构应力重叠，或者由于磨削速度大、进给速度大、冷却不当，金属表面的磨削热急剧上升到淬火温度，随后磨削液冷却，导致磨削表面二次淬火。各种应力的组合导致表面金属的磨削裂纹。

　　

　　　　预防措施:

　　

　　　　1)对原材料进行多次双交叉变形方向的改造和锻造。经过四次镦粗和四次拉拔后，锻造后的纤维组织围绕空腔或轴线呈波浪形对称分布，然后用更后一次火的高温余热淬火，再进行高温回火，可完全消除块状、网状、带状和链状碳化物，并使碳化物细化到2-3级。

　　

　　　　2)制定先进的热处理工艺，控制更终淬火残余奥氏体含量不超标

　　

　　　　3)淬火后及时回火，消除淬火应力

　　

　　　　4)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

　　

　　　　8.线切割裂纹

　　

　　　　淬火回火模块在线切割过程中出现裂纹，改变了金属表层、中间层和芯部的应力场分布状态，淬火残余内应力失去平衡变形，某一区域出现较大拉应力，当拉应力干到模具材料强度极限时引起爆裂，裂纹为弧尾刚性变质层裂纹。实验表明，线切割过程是局部高温放电和快速冷却的过程，使金属表面形成树枝状铸态组织的凝固层，产生600-900 MPa的拉应力和厚度约0.03 mm的高应力二次淬火白层，产生裂纹的原因有:(1)原料中碳化物偏析严重；(2)仪器失效，淬火温度过高，晶粒粗大，降低了材料的强度和韧性，增加了脆性；(3)淬火后的工件回火不及时，回火不充分，线切割过程中形成过大的残余内应力和新的内应力，导致线切割产生裂纹。

　　

　　　　预防措施:(1)入库前严格检查原材料，确保原材料的组织成分合格，不合格的原材料必须进行改造和锻造，碳化物必须破碎，使化学成分和金相组织满足技术条件才能投产。模块热处理前，成品需要经过一定量的打磨后进行淬火、回火、线切割；(2)入炉前对仪表进行校准，选择微机进行温度控制，温度控制精度为1.5℃，并在真空炉和保护气氛炉中加热，防止过热和氧化脱碳；(3)分级淬火，淬火后及时等温淬火回火，多次回火，充分消除内应力，为线切割创造条件；(4)制定科学合理的线切割工艺。

　　

　　　　9.疲劳断裂

　　

　　　　模具在使用过程中，在交变应力的反复作用下形成的微疲劳裂纹扩展缓慢，导致突然疲劳断裂。(1)原材料存在发纹、自点蚀、气孔、疏松、非金属夹杂物、严重碳化物偏析、带状组织、块状游离铁素体冶金组织等缺陷，破坏基体组织的连续性，形成不均匀的应力集中。铸锭中的112没有被消除，这导致在轧制过程中形成白点。钢中有铋、铅、锡、砷、硫、磷等有害杂质。钢中的p容易引起冷脆，S容易引起热脆。当S、P有害杂质超标时，容易形成疲劳源。(2)化学渗层过厚，浓度过高，渗层过多，硬化层过浅，过渡区硬度低，会导致材料疲劳强度急剧下降。(3)当模具表面加工粗糙、精度低、光洁度差，以及出现刀线、刻字、划痕、凸点、凹坑时，容易造成应力集中，导致疲劳断裂。

　　

　　　　预防措施:(1)严格选材，保证材质，控制铅、砷、锡等低熔点杂质和S、P等非金属杂质含量不超标；(2)投产前应进行材料检验，不合格的原材料不得投产；(3)电渣重熔精炼钢具有纯度高、杂质少、化学成分均匀、晶粒细小、碳化物少、各向同性好、疲劳强度高等特点。选择对模具表面进行喷丸强化和表面化学渗层改性强化处理，对金属表层施加预应力，以抵消模具使用时产生的拉应力，提高模具表面的疲劳强度；(4)提高模具表面的加工精度和光洁度；(5)改善化学渗层和硬化层的组织和性能；化学渗层的厚度、浓度和硬化层厚度由微机控制。

　　

　　　　10.应力腐蚀裂纹

　　

　　　　这种裂纹经常在使用过程中出现。由于化学反应或电化学反应过程，金属模具因结构从表面到内部的损伤和腐蚀而开裂，称为应力腐蚀裂纹。由于热处理后显微组织的不同，模具钢的耐蚀性也不同。更耐腐蚀的组织是奥氏体(a)，更易腐蚀的组织是屈氏体(t)，其次是铁素体(f)-马氏体(m)-珠光体(p)-索氏体(s)。因此，模具钢的热处理不利于获得T型结构。淬火钢虽然已经回火，但由于回火不充分，淬火内应力仍或多或少存在，模具在使用过程中会在外力作用下产生新的应力。当金属模具中有应力时，就会产生应力腐蚀裂纹。

　　

　　　　预防措施:(1)模具钢淬火后应及时回火，充分回火，多次回火，消除淬火内应力；(2)模具钢淬火后，不应在350 ~ 400℃回火，由于在此温度下经常出现T型结构，所以T型结构的模具应重新处理，模具应防锈以提高耐腐蚀性；(3)热模服役前低温预热，冷模服役一段时间后低温回火消除应力，不仅可以防止和避免应力腐蚀裂纹的发生，而且大大延长了模具的使用寿命，一举两得，技术经济效益显著。

本文部分内容来源于网络，我们仅作为信息分享。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，请发送邮件至tokaits@163.com举报，一经查实，本站将立刻删除。