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淬火時產生裂紋的幾種情況分析

來源:石家莊市東城箱式電阻爐有限公司 時間:2013年06月26日 瀏覽次數:

  

  網狀裂紋

  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)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生大的拉應力,因此,表層金屬往往沿晶界被拉裂成網狀;

  (2)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;

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

  預防措施:

  (1)制訂先進合理熱處理工藝,選用微機控溫儀表,控制精度達到±1.5℃,定時現場校驗儀表;

  (2)選用細晶粒鋼、真空電爐鋼,投產前復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)嚴格原材料化學成分、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;

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

  磨削裂紋

  常發生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工過程中,多數形成的微細裂紋與磨削方向垂直,深約0.05—1.0mm。

  (1)、原材料預處理不當,未能充分消除原材料塊狀、網狀、帶狀碳化物和發生嚴重脫碳;

  (2)、最終淬火加熱溫度過高,發生過熱,晶粒粗大,生成較多殘余奧氏體;

  (3)、在磨削時發生應力誘發相變,使殘余奧氏體轉變為馬氏體,組織應力大,加上因回火不充分,留有較多殘余拉應力,與磨削組織應力疊加,或因磨削速度、進刀量大及冷卻不當,導致金屬表層磨削熱急劇升溫至淬火加熱溫度,隨之磨削液冷卻,造成磨削表層二次淬火,多種應力綜合,超過該材料強度極限,便引起表層金屬磨削裂紋。

  預防措施:

  (1)、對原材料進行改鍛,多次雙十字形變向鐓拔鍛造,經四鐓四拔,使鍛造纖維組織圍繞型腔或軸線呈波浪形對稱分布,并利用最后一火高溫余熱進行淬火,接著高溫回火,能充分消除塊狀、網狀、帶狀和鏈狀碳化物,使碳化物細化至2-3級;

  (2)、制訂先進的熱處理工藝,控制最終淬火殘余奧氏體含量不超標;

  (3)、淬火后及時進行回火、消除淬火應力;

  (4)、適當降低磨削速度、磨削量,磨削冷卻速度,能有效防止和避免磨削裂紋形成。

  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變成馬氏體,保留在使用狀態中成為殘余奧氏體,影響使用性能。若置于零度以下繼續冷卻,能促使殘余奧氏體發生馬氏體轉變,因此,冷處理的實質是淬火繼續。室溫下淬火應力和零度下淬火應力疊加,當疊加應力超過該材料強度極限時便形成冷處理裂紋。

  預防措施:

  (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%淬火內應力并使殘余奧氏體穩定化,再進行-60℃常規冷處理,或進行-120℃深冷處理,溫度愈低,殘余奧氏體轉變成馬氏體量愈多,但不可能全部轉變完,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%冷處理應力,升溫至室溫后應及時回火,冷處理應力進一步消除,避免冷處理裂紋形成,獲得穩定性組織性能,確保模具產品存放和使用中不發生畸變。

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