【剝離裂紋】
產生原因:模具服役時在應力作用下,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、切向淬火應力,徑向產生拉應力,并向內部突變,在應力急劇變化范圍較窄處產生剝離裂紋,常發生于經表層化學熱處理模具冷卻過程中,因表層化學改性與鋼基體相變不同時性引起內外層淬火馬氏體膨脹不同時進行,產生大的相變應力,導致化學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。
化學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力,而鋼基體心部及過渡層形成壓縮應力,當拉應力大于壓縮應力時,導致化學滲層被拉裂剝離。
預防措施:
(1)應使模具鋼化學滲層濃度與硬度由表至內平緩降低,增強滲層與基體結合力,滲后進行擴散處理能使化學滲層與基體過渡均勻;
(2)模具鋼化學處理之前進行擴散退火、球化退火、調質處理,充分細化原始組織,能有效防止和避免剝離裂紋產生,確保產品質量。
【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。
產生原因:
(1)原材料有較深脫碳層,冷切削加工未去除,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生大的拉應力,因此,表層金屬往往沿晶界被拉裂成網狀;
(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)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;
(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)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;
(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。
>>>拓展閱讀:模具鋼材滲硼后可以進行淬火處理嗎?
模具鋼材滲硼后可進行淬火處理。
雖然滲硼后模具表面形成硬度很高的硼化物層,提高了模具表面的強度、硬度與耐磨性,但如果心部力學性能較低,就不能有效地支承滲硼層,就不能使滲硼層發揮應有的力學性能,那么,提高模具使用壽命的效果是不佳的。
淬火并不改變滲硼層相組織,只改變心部組織。后續淬火不僅可以改善心部組織,提升滲硼層力學性能,而且,對滲硼層提供強有力的強度與硬度支撐,保證滲硼層力學性能的充分發揮,不致使滲硼層與心部之間產生懸殊過大的硬度差,而導致滲硼層剝落,從而進一步有效地改善滲硼層的力學性能,這將更有利于提高模具的使用壽命。
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