H13钢压铸模早期开裂失效分析

2018年第10期热加工F断裂失效ractureFailure11铝型材挤压模具开裂失效分析■程永强铝型材挤压模具承受很大的挤压力、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环引起的热应力以及高温氧化，模具选用的材料需要具有高的热强性、高的耐磨性、足够的韧性和耐热疲劳性能，图1为挤压模具工作状态示意。

H13作为一种空冷硬化型热作模具钢，具有高的淬透性、韧性及优良的抗热疲劳性能，很好地满足了挤压铝型材的工作要求，是当今国内外使用最广泛的热作模具钢之一。

某公司使用H13钢制作模具，正常模具寿命40万～50万次，但该模具在工作3500次时发摘要：通过对模具断口特征的观察，找出造成模具失效的裂纹源，借助金相和体视显微镜、光谱仪、硬度计等检测设备，对裂纹起源处分流孔进行深入分析，发现宏观裂纹与电火花加工产生的微裂纹有关，最终确定了模具开裂的根本原因，避免模具在加工使用中出现类似问题。

关键词：挤压模；开裂；电火花；变质层；微裂纹扫码了解更多生开裂，断裂部位在热挤压模具的分流孔处，裂纹宏观形貌如图2所示。

1.裂纹分析（1）断口分析将裂纹打开，显示裂纹断口形貌，依据断口形态确定裂纹源，如图3所示，裂纹源近分流孔变径处的表面，是电火花加工面（见图4）。

（2）裂纹分析在裂纹源处横向切开（见图3），对其金相试样进行检验，裂纹处无严重非金属夹杂物，可以确定裂纹不是由非金属夹杂物引起的；腐蚀后裂纹表面没有氧化脱碳，说明原材料及其后热处理没有发生裂纹，如图5所示。

（3）分流孔检验将图4的分流孔加工面局部放大，可以观察到分流面表面的网状裂纹，如图6所示。

在金相试样上，对分流孔部图1 挤压模具示意（a）（b）图2 裂纹的宏观形貌照片图4 断口形貌的局部放大（6.5×）图3 裂纹断口形态及取样示意断口表面分流孔裂纹源导流槽金相试样分流孔电火花加工面裂纹源（b ）图5 裂纹及附近组织（100×）（d ）500×图7 分流孔内壁腐蚀前后的显微裂纹形态（a ）10×（b ）40×图6 分流孔加工面局部放大（a ）（a ）腐蚀前裂纹（100×）（b ）100×（c ）500×表1 化学成分（质量分数） （%）S P Ni V Mo Cu 1.20≤0.005≤0.020≤0.25 5.00 5.500.90～1.20 1.20～1.50≤0.250.0030.0190.175.150.981.310.07表2 非金属夹杂物 （级）B 细B 粗C 细C 粗D 细D 粗≤1.5≤1.0≤1.0≤1.0≤1.5≤1.01.00.5N A D C A207—2006北美压铸协会标准检验样品显微组织（见图9），检测级别H S7，符合标准要求。

H13 钢模坯开裂分析通过电镜、能谱分析、金相分析等手段对H13 钢制风机叶轮模坯开裂进行了综合分析。

由裂纹形态及表层氧化覆盖物形态及裂纹两侧增碳现象可以推断,开裂发生在最终热处理之前;由裂纹所处部位及形态可推断,开裂发生在终锻之后,与终锻温度过低或锻造冷却速度控制不当有关。

风机叶轮用模坯, 外径小于145mm, 内径小于80mm,厚40mm,材质为H13 钢。

加工工艺:由小于130mm 的棒料模锻成型粗加工热处理(淬火、回火) 。

该模坯宏观形貌见在近台阶开裂区域径向取样,可见近台阶交界区的表面裂纹,沿周向曲折分布,有黄褐色孔洞,似与高温氧化有关。

在径向截面上,可见裂纹起始于台阶交界处,向内斜向曲折扩展,深约4mm,见裂纹的裂面形貌如在轮盘心部区域取样进行化学成分分析,结果见表1,材质符合H13 钢的相关技术要求。

表1模坯的化学成分(质量分数,% )2.2、扫描电镜及X 射线能谱分析裂面的低倍形貌见裂面表层覆盖物形貌见新老裂面交界处形貌见径向截面上裂纹及附近低倍组织的形貌,可见沿模坯外表轮廓有深色增碳现象,增碳层深约0.5mm;次表层有浅色贫碳现象,且贫碳层沿外周不均匀,可能与车加工量不同有关。

裂纹由台阶交界处起始向内斜向扩展。

裂纹开口较宽,边缘圆滑,两侧有氧化现象。

裂纹尾端圆浑,前端有一细裂纹,裂缝内充满氧化物,并可见氧化物沿裂纹前端的细裂纹扩展;裂纹两侧有增碳现象,增碳层深约0.3mm,模坯基体组织为索氏体。

3、硬度测定在径向截面上对有关区域测定维氏硬度,结果见表2。

由表2 可知,表层及裂纹两侧硬度较心部硬度高,而次表层硬度较心部硬度低,系该模坯表层及裂纹两侧增碳、次表层脱碳所致。

4、分析与讨论(1)风机叶轮模坯材质成分符合H13 钢相关标准的要求,开裂两侧区域未见有明显的冶金缺陷。

(2)轮坯锻后外表面有贫碳现象,而在热处理过程中有增碳现象。

(3)由裂纹的形态、裂面氧化覆盖物形态,尤其圆浑的尾端及氧化推进形貌可推断,裂面经高温氧化且氧化腐蚀扩展;同时,由裂面表层的增碳现象可进一步推断,开裂发生在最终热处理之前。

H13钢模具冲头早期断裂原因
陈猛;谢孝文;姚汪桐
【期刊名称】《理化检验（物理分册）》
【年(卷),期】2024(60)4
【摘要】在对某钻杆接头进行锻造加工时,H13钢模具冲头发生早期断裂现象。

采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、硬度测试、金相检验等方法分析其早期断裂原因,并结合实际工况,对断裂冲头进行有限元热模拟试验。

结果表明:冲头断口呈塑性断裂特征,在接头冲模成型时,冲头在接头内部停留时间过长,使冲头温度超过700℃,内部组织发生了转变,强度急剧降低,最后导致冲头发生拉拔塑性断裂现象。

【总页数】5页(P49-53)
【作者】陈猛;谢孝文;姚汪桐
【作者单位】上海海隆石油管材研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TB31;TG115.2
【相关文献】
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4.H13钢热锻模具早期失效的原因
5.H13热作模具钢断裂原因分析及热处理工艺改进
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H13热作模具钢失效分析及热处理工艺(2009-04-12 18:42:17)转载标签：杂谈H13钢（4Cr5MoSiV1）是国际上广泛应用的一种空冷硬化型热作模具钢。

H13钢具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能，不容易产生热疲劳裂纹：而且抗粘结力强，与熔融金属相互作用小，因此广泛应用于热镦锻、热挤压和压铸模具的制造。

失效分析：由于模具使用厂家的不合理技术要求，往往会造成H13模具早期断裂失效。

常见的造成模具早期失效的H13热作模具钢不合理技术要求有：“表面硬度低芯部硬度高；硬度要求过高；表面硬度高芯部硬度低等。

由化学成分分析表明绝大多数批次H13钢化学成分符合标准，仅少数批次的合金元素含量不足。

在生产实践中经常发现一些钢厂生产的H13化学成分偏析严重，模具厂家又未进行合理的锻造和球化退火，经常造成H13钢在热处理过程中或安装使用时断裂。

（1）硬度偏高造成模具早期断裂（2）模具表层硬度太低，产生模具早期龟裂失效（3）模具表面硬度高，基体硬度低，产生早期龟裂失效热处理：H13钢的临界点：Ac1为853℃；Ac3为912℃；Ms为310℃锻造：先缓慢加热到750℃，在快速加热到1120-1150℃的锻造温度，减少氧化和脱碳；始锻温度为1080-1120℃，始锻温度≥850℃，锻后缓冷，并及时退火。

另外要求锻造比大于4. 退火：H13退火用TTT曲线位于淬火用TTT曲线的左侧，过冷奥氏体的稳定性降低，有利于退火软化处理。

等温退火加热到800℃，保温2h，降温至750℃等温2-4h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为192-229HBS，锻后必须立即进行球化退火。

淬火和回火：淬火前二次预热，1040±10℃淬火，540±10 ℃回火,获得回火马氏体加碳化物组织,硬度HRC46～50 ,可满足热作模具钢的性能要求。

通过改进H13 钢的冶炼方法和合理的锻造工艺来保证模具用材的要求, 适宜的热处理工艺确保H13 钢具有良好的综合力学性能, 正确的使用操作方法更有利于提高其使用寿命。

H13钢半轴摆辗模具开裂失效分析■金林奎，龚亮，王丽珊，李建摘要：主要阐述了H13热锻模具钢，在正常使用过程中发生早期失效断裂。

经理化检测分析，找到了造成模具中心的蘑菇头断裂的原因。

关键词：折叠裂纹；应力集中；多源台阶；夹杂熔融我公司常用的11811半轴摆辗模具，经常发生早期开裂失效，甚至锻造几件产品模具就会裂为两半。

1. 简要说明11811半轴摆辗模具，材质为H13热锻模具钢，相当于国产4Cr5MoSiV1钢，该钢具有高的淬透性、抗热裂能力和良好的耐热性，在较高温度时具有较好的强度和硬度，较高的耐磨性和韧性，以及优良的综合力学性能和回火稳定性[1]。

H13钢半轴摆辗模具，在使用过程中只加工3～4件锻件就发生开裂。

开裂部位位于模具中心凸起的蘑菇头中间，并呈整体剥落的开裂形态（见图1）。

我们对该早期开裂失效的模具，进行理化检测和分析，排查事故发生的原因，寻找解决问题的办法和措施，使生产加工步入正常，满足了产品的正常交货期，极大地提高了企业经济效益。

2. 宏观观察目测半轴摆辗模具断口中心部位有两条清晰的同心圆弧线，断口下侧第一条弧线的边缘显示明显的多台阶条纹，属于应力集中扩展的特征条带。

断口上部左右两侧各有一个很深的凹槽，这是用来加工半轴法兰盘外端面的定位耳模腔。

右侧定位耳模腔的下侧边缘有略带弧形的多源台阶条纹[2]，沿条纹处裂纹扩展并向下向左呈环形向前推进，直至左侧定位耳模腔处。

断口显示二次裂纹沿第一次环形裂纹扩展的终止弧线形成一排多源台阶条纹，继续向上（模具中心部位）扩展，直至上侧第二条弧线处。

在第二条弧线以上的断口区域，裂纹迅速扩展至蘑菇头中间裂开。

由此可见，第二条弧线以上为裂纹瞬间断裂区，瞬断区断口隐约可见粗晶奈状断口，这是过热组织的特征形貌[3]（见图2）。

半轴摆辗模具中心断裂掉下的半个蘑菇头，蘑菇头的断口对应于半轴摆辗模具断口，断口上部分的第一条弧线为一次裂纹终止线，弧线上的多源台阶条纹更为清晰，下部分的第二条弧线更为突出，整体的断口立体感更强，对分析说明更具说服力（见图3）。

图4　淬火烈度、硬化能力与流速的关系曲线Fig 14　The relationship among quench severity ,hardening capacity and flowrates图5　淬火烈度与硬化能力的关系曲线Fig 14　The relationship between quench severity andhardening capacity流速之间的关系曲线。

图5是在图4数据基础上绘出的硬化能力HP 值与淬火烈度H 值之间的关系曲线。

从图4可以看出淬火油的硬化能力HP 值和淬火烈度H 值均随流速的增加而增加,并且二者增加的趋势趋于一致,这表明在表征介质冷却能力方面硬化能力HP 与淬火烈度H 值具有相似性。

通过上述研究,作者认为对于同种淬火油在不同流速下的冷却曲线,在计算出HP 值的基础上,依据图5的硬化能力与淬火烈度的关系曲线,可以估算出此时该淬火油在该流速下的淬火烈度的增加值或参考值。

这对于采用冷却曲线估测实际搅拌条件下淬火油槽在不同搅拌速度下的淬火烈度和进行控制冷却具有参考价值。

4　结论 介质的硬化能力HP 值和淬火烈度H 值均随介质流速的增加而增加,并且二者增加的趋势趋于一致,这表明用来表征介质冷却能力的HP 值与淬火烈度H 值具有相似性。

研究结果表明对于同种淬火油在不同流速下的冷却曲线,在计算出HP 值的基础上,依据硬化能力与淬火烈度的关系曲线,可以估算出此时该淬火油在该流速下的淬火烈度的增加值。

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櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡～测试与分析櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡～收稿日期：２０２０ ０５ １９作者简介：赵亮（１９７９—），男，上海人，工程师，主要从事特种冶金材料的研究与产业化制造工作。

Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈａｏｌｉａｎｇｄａｔａ＠１６３．ｃｏｍ基金项目：国家重点研发计划（２０１６ＹＦＢ０３００４０５）Ｈ１３钢挤压模失效分析赵　亮１，顾　艳２（１．宝山钢铁股份有限公司研究院，上海２０１９００；２．宝钢特钢有限公司，上海２００９４０）摘　要：Ｈ１３钢铝合金用挤压模在使用中因角部开裂而早期失效。

为此，检测了失效模具的化学成分、低倍和高倍组织、表面硬度、非金属夹杂物含量及冲击性能。

结果表明，该模具早期失效是由于晶粒度不均匀、热处理回火不充分、偏析带有碳化物液析所致。

根据模具的失效原因，提出了相应的改进意见。

关键词：Ｈ１３钢；挤压模；晶粒度；回火；开裂中图分类号：ＴＧ１４２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８ １６９０（２０２０）０３ ００４２ ０４ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＨ１３ＳｔｅｅｌＥｘｔｒｕｓｉｏｎＤｉｅＦａｉｌｕｒｅＺＨＡＯＬｉａｎｇ１，ＧＵＹａｎ２（１．ＢａｏｓｔｅｅｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆．ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ；２．ＢａｏｓｔｅｅｌＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｒｅｍａｔｕｒｅｆａｉｌｕｒｅｏｆＨ１３ｓｔｅｅｌｅｘｔｒｕｓｉｏｎｄｉｅｕｓｅｄｆｏｒａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｓｅｒｖｉｃｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｃｏｒｎｅｒｃｒａｃｋｉｎｇ．Ｆｏｒｔｈｉｓｆａｃｔ，ｔｈｅｆａｉｌｅｄｄｉｅｗａｓｔｅｓｔｅｄｆｏｒｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｅｒ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｓｕｒｆａｃｅｈａｒｄｎｅｓｓ，ｎｏｎ ｍｅｔａｌｌｉｃｉｎｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｒｅｍａｔｕｒｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｄｉｅｗａｓｔｒａｃｅｄｔｏｕｎｅｖｅｎｇｒａｉｎｓｉｚｅ，ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ，ｃａｒｂｏｎｌｉｑｕｉｄａｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｉｎｓｅｇｒｅｇａｔｅｄｂａｎｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｄｉｅｆａｉｌｕｒｅ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈ１３ｓｔｅｅｌ；ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｄｉｅ；ｇｒａｉｎｓｉｚｅ；ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ；ｃｒａｃｋｉｎｇ０　引言随着国民经济的飞速发展，交通、航空和航天等领域对铝型材的需求量越来越大，对于挤压成型的铝合金型材，模具的使用寿命也越来越重要。

压铸模失效分析(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--压铸模失效分析压铸模失效形式主要有：尖角、拐角处开裂、劈裂、热裂纹（龟裂）、磨损、冲蚀等。

造成压铸模失效的主要原因有：模具材料及配件的缺陷；模具加工、使用、维修不当；模具热处理工艺问题。

一、模具材料自身存在的缺陷众所周知，压铸模的使用条件极为恶劣。

以铝压铸模为例，铝的熔点为580-740℃，使用时，铝液温度控制在650-720℃。

在不对模具预热的情况下压铸，型腔表面温度由室温直升至液温，型腔表面承受极大的拉应力。

开模顶件时，型腔表面承受极大的压应力。

数千次的压铸后，模具表面便产生龟裂等缺陷。

压铸使用条件属急热急冷。

模具材料应选用冷热疲劳抗力、断裂韧性、热稳定性高的热作模具钢。

制造压铸模的材料选用，应保证压铸模在其正常的使用条件下达到设计使用寿命。

在优选供应商的基础上，对模具材料在使用前应尽可能进行检查。

常用检查手段：（1）宏观腐蚀检查。

主要检查材料的多孔性、偏析、龟裂、裂纹、非金属夹杂以及表面的锤裂、接缝等。

（2）金相检查。

主要检查材料晶界上碳化物的偏析、分布状态、晶料度以及晶粒间夹杂等。

（3）超声波检查。

主要检查材料内部的缺陷和大小。

二、压铸模的加工、使用、维修和保养压铸模在设计过程中，应注意避免缺陷出现，必要时需跟产品设计工程师讨论产品的合理结构。

模具加工过程中，模板应采用足够厚度。

减低弯曲变形对模具的损害。

在加工冷却水道时，两面加工中应特别注意保证同心度；防止连接处出现拐角，避免开裂。

冷却系统的表面应当光滑，最好不留机加工痕迹。

电火花加工在模具型腔加工中应用越来越广泛，但加工后的型腔表面留有淬硬层，这是由于加工中，模具表面自行渗碳淬火造成的。

淬硬层厚度由加工时电流强度和频率决定，粗加工时较深，精加工时较浅。

无论深浅，模具表面均有极大应力，若不清除淬硬层或消除应力，则在使用过程中，模具表面就会产生龟裂、点蚀和开裂。

压铸模损坏分析及预防措施一．模具损坏分析在压铸生产中，模具损坏最常见的形式是裂纹、开裂。

应力是导致模具损坏的主要原因。

热、机械、化学、操作冲击都是产生应力之源，包括有机械应力和热应力，应力产生于：１．在模具加工制造过程中１）毛坯锻造质量问题有些模具只生产了几百件就出现裂纹，而且裂纹发展很快。

有可能是锻造时只保证了外型尺寸，而钢材中的树枝状晶体、夹杂碳化物、缩孔、气泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉长，形成流线，这种流线对以后的最后的淬火变形、开裂、使用过程中的脆裂、失效倾向影响极大。

２）在车、铣、刨等终加工时产生的切削应力，这种应力可通过中间退火来消除。

３）淬火钢磨削时产生磨削应力，磨削时产生摩擦热，产生软化层、脱碳层，降低了热疲劳强度，容易导致热裂、早期裂纹。

对H13钢在精磨后，可采取加热至510－570℃，以厚度每25mm保温一小时进行消除应力退火。

４）电火花加工产生应力。

模具表面产生一层富集电极元素和电介质元素的白亮层，又硬又脆，这一层本身会有裂纹，有应力。

电火花加工时应采用高的频率，使白亮层减到最小，必须进行抛光方法去除，并进行回火处理，回火在三级回火温度进行。

２．模具处理过程中热处理不当，会导致模具开裂而过早报废，特别是只采用调质，不进行淬火，再进行表面氮化工艺，在压铸几千模次后会出现表面龟裂和开裂。

钢淬火时产生应力，是冷却过程中的热应力与相变时的组织应力叠加的结果，淬火应力是造成变形、开裂的原因，固必须进行回火来消除应力。

３．在压铸生产过程中１）模温模具在生产前应预热到一定的温度，否则当高温金属液充型时产生激冷，导致模具内外层温度梯度增大，形成热应力，使模具表面龟裂，甚至开裂。

在生产过程中，模温不断升高，当模温过热时，容易产生粘模，运动部件失灵而导致模具表面损伤。

应设置冷却温控系统，保持模具工作温度在一定的范围内。

２）充型金属液以高压、高速充型，必然会对模具产生激烈的冲击和冲刷，因而产生机械应力和热应力。

２０２０年１０月第４４卷增刊２　Ｖｏｌ．４４Ｓｕｐｐｌ．２Ｏｃｔ．２０２０收稿日期：２０２０－０７－２０作者简介：佟倩（１９８６－），女，高级工程师。

ｔｏｎｇｑｉａｎ１２９＠１６３．ｃｏｍＨ１３钢热锻模具早期失效的原因佟　倩１，马　跃１，孙齐松１，彭仕江２，黄　祥２，李玉全２（１．首钢技术研究院，北京１０００４３；２．首钢贵阳特殊钢有限责任公司，贵阳５５００００）摘　要：某厂生产的一批Ｈ１３钢制热锻模具发生早期开裂，采用宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、冲击试验等方法对其早期失效原因进行了分析。

结果表明：该模具开裂的主要原因为高温回火脆性，即热处理工艺的不合理导致晶界弱化，使模具的冲击韧性大幅降低，抵抗裂纹扩展的能力下降，最终发生整体脆断；建议通过提高冶金质量、添加钼、钨等合金元素、优化热处理工艺等方法来消除或减少杂质元素在晶界的偏聚，以防止此类失效再次发生。

关键词：Ｈ１３钢；热锻模具；高温回火脆性；冲击韧性中图分类号：ＴＧ１４２．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７３８（２０２０）增刊２－００３９－０３Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　Ｅａｒｌｙ　Ｆａｉｌｕｒｅ　ｏｆ　Ｈ１３Ｓｔｅｅｌ　Ｈｏｔ　Ｆｏｒｇｉｎｇ　ＤｉｅＴＯＮＧ　Ｑｉａｎ１，ＭＡ　Ｙｕｅ１，ＳＵＮ　Ｑｉｓｏｎｇ１，ＰＥＮＧ　Ｓｈｉｊｉａｎｇ２，ＨＵＡＮＧ　Ｘｉａｎｇ２，ＬＩ　Ｙｕｑｕａｎ２（１．Ｓｈｏｕｇａｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｏｕｇａｎｇ　Ｇｕｉｙａｎｇ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｙａｎｇ　５５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅａｒｌｙ　ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｉｎ　ａ　ｂａｔｃｈ　ｏｆ　Ｈ１３ｓｔｅｅｌ　ｈｏｔ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｄｉｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａ　ｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓｆｏｒ　ｅａｒｌｙ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｍｏｌｄ　ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｅｍｐｅｒ　ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌｅｄ　ｔｏ　ｇｒａｉｎ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｗｅａｋｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｒｅｓｉｓｔ　ｃｒａｃｋ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｌｄ，ａｎｄ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｏｖｅｒａｌｌｂｒｉｔｔｌｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｏｒ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｔ　ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ　ｂｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ，ａｄｄｉｎｇ　ａｌｌｏｙ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ　ａｎｄ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ，ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｓｕｃｈ　ｆａｉｌｕｒｅｓ　ｆｒｏｍ　ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈ１３ｓｔｅｅｌ；ｈｏｔ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｄｉｅ；ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｅｍｐｅｒ　ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ；ｉｍｐａｃｔ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ０　引　言Ｈ１３钢为Ｃ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｓｉ－Ｖ马氏体型热作模具钢，是目前使用最广泛且最具代表性的热作模具钢种，其具有淬透性和韧性较高、热稳定性和抗热疲劳性能优良等优点，因此被广泛应用于制作中型锤锻模、中小机锻模、热挤压模以及铝、镁合金压铸模等［１－４］。

压铸模具产生裂纹现象发布时间: 2011-7-12 14:19:21 发布人: 管理员产生龟裂的原因(1)模具在压铸生产过程中温度偏高(最好附加冷却系统).(2)模具在压铸生产过程中脱模剂喷洒不合理.(3)模具热处理不理想,主要是硬度(硬度应不小于HRC--47).(4)模具钢材质不好，推荐使用8407或精练H13早期龟裂一般情况下是因毛坯锻打起锻温度过高(俗称过烧)过烧是一种不可补救的缺陷，因此应严格控制毛坯制造过程中的起锻温度.淬火工艺上也如此,并应严格控制加热时间防止脱炭，材料选择好之后就是热处理了，在生产了一定的数量后注意去应力，还有就是设计合理，尽量避免应力集中，注意R角的大小控制。

在大约1万模次的时候,模具要注意回火去应力,内力集中加工残余应力未去除压铸过程热应力未得到很好去除总之龟裂就是应力集中的表现，可以采用多次回火去除应力从而可以增加模具寿命。

铝合金压铸模具在生产一段时间后龟裂的原因主要有以下几点:(1)模具温度偏高应力过大(2)模具模仁material使用8407,skd61(3)模具热处理硬度过高(4.定期保养，5k times1回火，15k times1回火30k times.预防压铸模龟裂问题，提高模具使用寿命，要做好以下几点：1.压铸模成型部位(动﹑定模仁﹑型芯)热处理要求硬度要保証在HRC43~48 (材料可选用SKD61或8407)2.模具在压铸生产前应进行充分预热作业,其作用如下：2.1使模具达到较好的热平衡，使铸件凝固速度均匀并有利于压力传递.2.2保持压铸合金填充时的流动性，具有良好的成型性和提高铸件表面质量.2.3减少前期生产不良，提高压铸生产率.2.4降低模具热交变应力，提高模具使用寿命.3.新模具在生产一段时间后，热应力的积累是直接导致模仁产生龟裂的原因，为减少热应力，投产一定时间后的模仁及滑块应进行消除热应力的回火处理.具体需要消除热应力的生产模次如下：铝合金压铸模承受巨大交变工作应力，必须从模材，设计，加工，热处理及操作各方面加以注意才能得到长的模具寿命，以下是为使模具能达长寿命的22点要诀：1、高品质模材2、合理设计模壁厚及其它模具尺寸3、尽量采用镶件4、在可能条件下选用尽量大的转角R5、冷却水道与型面及转角的间距必须足够大6、粗加工后应去应力回火7、正确有热处理，淬火冷却须足够快8、彻底打磨去除EDM变质层9、型面不可高度抛光10、模具型面应经氧化处理11、如选氮化，渗层不能太深12、以正确的方法预热模具至推荐的温度13、开始压铸5～10件应使用慢的锤头速度14、在得到合格产品的前提下尽量降低铝液温度15、不使用过高的铝液注射速度16、确保模具得到适当冷却，冷却水的温度应保持在40~50℃17、临时停机，应尽量合模并减小冷却水量，避免再开机时模具承受热冲击18、当模型面在最高温度时应关冷却液19、不过多的喷脱模剂20、在一定数量后的压铸后去应力回火1、最主要的原因就是温度过高，建议使用温度计在压铸过程中随时控制温度(铝合金压铸建议温度<650)2、注意模具的预热，防止热疲劳。

铸件失效分析报告引言铸件是常用的金属成型工艺之一，广泛应用于各个领域的机械制造中。

然而，在使用过程中，铸件可能会出现失效现象，例如裂纹、变形、断裂等。

本报告旨在对铸件失效进行分析，找出失效的原因，并提出相应的建议。

一、失效描述在实际使用中发现某些铸件出现断裂现象。

断裂表现为铸件上出现明显的裂纹，并伴随着变形。

这些断裂的位置主要集中在铸件的连接处，例如焊接缝或连接孔。

二、失效原因分析经过对失效铸件的观察和分析，结合相关理论知识，我们初步推断铸件失效的原因可能是以下几个方面：1.材料问题：铸件可能使用了低质量的材料或者材料存在质量问题，导致其力学性能不符合要求，易发生断裂。

2.设计问题：铸件的设计可能存在缺陷，如圆角半径不足、壁厚变化过大等，导致应力集中，增加了断裂的风险。

3.制造问题：铸件的制造过程可能存在问题，例如铸型不完善、铸造温度控制不当等，造成铸件内部存在缺陷，从而降低了其强度。

4.使用问题：铸件在使用过程中可能受到了异常的外力载荷作用，或者受到了腐蚀、疲劳等环境因素的影响，导致断裂。

三、实验分析为了进一步确认铸件失效的原因，我们进行了一系列的实验分析。

首先，我们对失效铸件的材料进行了化学成分分析。

结果显示，铸件所使用的材料与设计要求的标准材料存在差异，材料中掺杂了较高含量的夹杂物，这可能是材料强度下降的主要原因。

进一步进行金相组织分析后发现，失效铸件的金相组织存在明显的缺陷和非均匀性。

部分区域存在晶界偏析和孔隙等缺陷，这些缺陷对铸件的强度和韧性具有显著的负面影响。

同时，我们对失效铸件的断口进行了扫描电镜观察。

观察结果显示，断裂面上存在明显的沿晶裂纹，这表明铸件可能存在应力集中的问题。

此外，断裂面上还发现了一些细小的颗粒，初步判断为夹杂物或者金属氧化物，这些颗粒的存在进一步加剧了铸件的脆性。

四、建议和改进措施基于对失效铸件的分析结果，我们提出了以下建议和改进措施：1.选择合适的材料：铸件的材料应符合设计要求的标准，并经过相关质量检测，避免选用低质量的材料。