CrWMn钢模具炸裂失效,中频感应加热炉轻松搞定

日期:2020-09-09 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

CrWMn钢模具炸裂失效,中频感应加热炉轻松搞定

某冷作模具尺寸为120mmx210mmx250mm,工件材料为CrWMn钢。技术要求热处理后硬度为55-58HRC。生产中发现,模具热处理后线切割加工时发生炸裂破坏失效。经分析其缺陷产生的原因,发现采用中频感应加热炉进行热处理,可有效避免此类缺陷的产生。

断裂模具宏观检验发现,断口与轴线大体垂直,断面较平整、光滑,微弧形状,呈脆断特征;断口上边缘处为裂纹源区,其旁有放射状花样,中部是裂纹扩展区,最后断裂区呈快速撕裂形貌特征。通过对CrWMn钢模具各部位进行硬度检测可知,模具硬度明显偏低,设计要求模具硬度为55-58HRC,实际工件硬度仅为33-42HRC,且硬度分布很不均匀,因而模具强度性能大为下降。

炸裂模具试样金相观察发现,不同部位金相组织差别大,并且分布呈明显不均匀状态,表层组织为回火索氏体+回火托氏体;其余部位组织为回火托氏体组织+碳化物与片间距不同的珠光体类组织,呈珠光体和碳化物分别明显聚集区域形貌,碳化物亦有沿晶分布特征。金相组织表明,模具未完全淬透,且成分严重不均匀。

由断口形貌扫描电镜观察可知,断口均以解理、准解理和沿晶裂纹等脆性断裂特征为主,只有部分晶界发现少量韧窝形貌,因而该断口属典型脆性断裂。

模具检验结果和模具热处理工艺及线切割加工密切相关。该模具尺寸较大,淬火冷却时工件各部位冷却速度差异很大。表层冷却快,从而得到全马氏体组织;而内部冷却慢,发生珠光体型转变;而工件冷却连续降温,不同部位珠光体转变温度不同,形成组织不同,因而组织中片间距不同,并有碳化物析出。分析认为,模具金相组织不均匀并且局部碳化物偏聚现象,是由于原始组织严重不均匀造成的:同时,成分不均匀也是模具硬度不均匀的重要原因。炸裂模具整体未淬透,且淬透层薄。工件淬火后其最大拉应力位于模具内部,而且模具热处理后组织不均匀使工件残留应力增大。模具中存在的非金属夹杂缺陷引起应力集中,当其应力超过材料强度限时,模具薄弱处出现裂纹萌生源。裂纹一旦产生,在应力下迅速扩展,由于失效模具强度、韧性差和诸多缺陷,裂纹扩展呈脆性方式进行。工件由碳化物沿晶分布,其强度低,促使裂纹沿晶扩展。另外,模具回火不足,淬火残留应力未能消除完全,因而在模具线切割加工时,在外力作用下裂纹再次急速发展,引起工件炸裂破坏。

为防止CrWMn钢模具炸裂失效破坏,提出工艺改进措施如下:

(1)严格检验和控制模具坯件化学成分与原始组织技术要求,防止非金属夹杂物、偏析等缺陷超标坯料流入模具加工工序。

(2)采用中频感应加热炉进行新的热处理工艺,严格其工艺控制和操作,使模具完全淬透,减少工件淬火残留应力,并使模具淬火组织及性能符合技术要求。

(3)模具应充分回火,消除淬火残留应力,防止工件因回火不足出现残留应力过大而造成模具裂纹开裂失效。

(4)原模具回火温度偏高,工件硬度偏低很多且不均匀,这是工件强度低,造成裂纹断裂的重要原因之一。因而采用中频感应加热炉回火时,应调整回火温度,使模具回火后硬度符合技术要求,防止工件回火后强度严重不足缺陷。

怎么样,采用中频感应加热炉进行热处理的CrWMn钢模具是不是很不错啊,不仅仅避免了炸裂缺陷,而且提高了其使用寿命,满足了工作性能要求。最重要的是就连外表也美观了很多,因此,一进入市场,就获得了认可。