热处理淬火十种裂纹分析与措施
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如果发生淬火裂纹,如何解决?Via 常州精密钢管博客问:我们2003年就开始使用PAG淬火冷却介质用于余热淬火,比如说在链板节上。
最近几年随着产量的不断提高,生产中经常出现批量的淬火裂纹,我们检查了原材料、锻件的原始状态等多个方面,没有找到原因,很多人就怀疑是否是淬火介质坏了。
想问一下,当出现这种情况时,怎么判断淬火介质不能用了,用什么指标去衡量。
另外,当出现淬火裂纹时,我们一般提高淬火冷却介质的浓度去解决,造成附着在零件表面的淬火冷却介质比较多,进入到回火炉时可能有烟,怎样才能减少烟的污染问题?答:这个问题特别有代表性。
推广水基淬火液时一定要带着慎重的态度,我们首先要意识到水基淬火液在推广时有很大的风险,大家不要简单的拿IVF仪的曲线来看,国外很多严肃的文章不把IVF仪曲线当成事,因为它不是我们工件的冷却速度,它是一个标准探头的冷却速度,不是工件表面、也不是工件心部的冷却速度,这个数值没有代表意义。
反过来我们讲为什么水基淬火液有很大的风险,主要存在三方面的问题:第一,淬火介质的冷却机制主要是蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段,沸腾阶段时冷却速度是最快的,水是100℃上沸腾,油正常情况下是350~400℃沸腾,100~400℃之间水基淬火介质是处于沸腾阶段,冷却速度是很快的。
这个区间恰恰是马氏体转变的温度,这时风险是比较大的,大家不要这时拿IVF仪曲线来看,认为水基的冷却速度比油的还慢,肯定是有问题的。
第二,水基淬火介质中有水,有水就存在生锈的问题,生锈就滋生细菌,相应配套的措施比如一定就需要系统的搅拌等必须联系起来。
第三,油在使用中的降解主要是氧化产生的老化,这是介质失效的一个主要形式。
聚合物在使用过程中除了氧化降解以外,还有机械降解、热降解。
所以,在使用过程中,聚合物存在降解的问题,所以风险越来越大。
我最近去印度跑了很多客户,他们在水基淬火介质的使用过程中值得我们思考,在调试过程中,考虑到保温温度、保温时间的时候,他们就是把热电偶焊在工件上面。
模具钢淬火十种裂纹分析与措施模具钢是工业生产中常用的材料,其强度高、硬度好、抗磨损性能好等特点成为了制品的优选材料。
但是在生产过程中,模具钢经过淬火处理后,往往会出现各种裂纹,严重影响模具的使用寿命和加工效率。
为此,我们需要对模具钢淬火中常出现的十种裂纹进行分析,并提出相应的措施。
一、火花裂纹火花裂纹是由于铸造钢中的气孔和夹杂物在高温状态下合并膨胀,导致金属内部产生裂纹。
为了避免该现象的产生,建议在制造加工过程中加强钢锭的冶炼质量控制,采用真空熔炼、热等静压和快速凝固技术去除气孔和夹杂物。
二、负荷裂纹负荷裂纹是由于模具钢在淬火时由于急剧的温度变化而引起的裂纹,也是淬火裂纹中最为常见的一种。
淬火时需要控制冷却速度,避免急剧温度变化,同时要控制模具钢的加热温度,确保温度均匀提高。
三、回火软化回火软化是因为模具钢在淬火后经过回火处理后硬度降低,从而引发裂纹的现象。
为避免回火软化,建议选择合适的回火温度和时间,避免过高或过低的回火温度。
四、管道裂纹管道裂纹是模具钢在淬火后由于气化过程中引起的内部膨胀而产生的裂纹。
为避免管道裂纹的发生,应采取合适的淬火工艺和控制冷却速度,避免过快的冷却。
五、表面裂纹表面裂纹是在制作模具钢的过程中表面出现的裂纹,通常是由于加工引起的。
为防止表面裂纹,可以采用加工时逐步减小切削深度和提高切削速度的方法。
六、轮廓裂纹轮廓裂纹是由于模具钢在淬火后因变形应力而产生的裂纹。
为避免轮廓裂纹的产生,应在淬火后对模具进行适当的回火处理。
七、疲劳裂纹疲劳裂纹是由于模具钢在长时间循环负载下出现的裂纹。
为预防疲劳裂纹的发生,应注重模具的设计及生产质量,确保模具的强度和硬度等性能符合要求。
八、柔韧性裂纹柔韧性裂纹是由于模具钢在淬火后由于变形所引起的裂纹。
为预防柔韧性裂纹,可以采用自然回火工艺或选择合适的预加工技术来减小模具的变形。
九、氢致裂纹氢致裂纹是由于模具钢在制造过程中受到外界湿度等因素的影响,产生了氢致脆弱的裂纹。
模具钢淬火中的裂纹分析及解决方案模具钢在淬火过程中容易发生裂纹问题,这会对模具的使用寿命和性能造成严重影响。
因此,进行裂纹分析并提出解决方案至关重要。
本文将围绕模具钢淬火中的裂纹问题展开讨论,包括裂纹的形成原因、常见的裂纹类型,以及相应的解决方案。
首先,淬火中裂纹的形成原因主要有以下几点:1.内应力积累:模具钢在冷却过程中会出现温度梯度,不同部位的冷却速度不一致,导致内应力积累,最终引发裂纹。
2.不均匀变形:由于模具钢的结构和尺寸复杂,淬火过程中容易产生不均匀变形,造成应力超过材料的弹性极限,从而使裂纹形成。
3.冷却速度过快:过快的冷却速度会导致模具钢表面和内部温度梯度过大,产生应力集中,从而引发裂纹。
常见的裂纹类型主要有:1.表面裂纹:表面裂纹是最常见的裂纹类型,通常由于冷却速度过快或应力集中引起。
这种裂纹通常分布在模具钢的最外层。
2.内部裂纹:内部裂纹是由于冷却速度不均匀或结构变形造成的。
这种裂纹通常分布在模具钢的内部。
针对上述裂纹问题,下面给出一些解决方案:1.控制冷却速度:合理控制冷却速度可以减少模具钢淬火过程中的热应力,降低裂纹的风险。
可以通过增加冷却介质的温度、减小冷却介质的流量或使用其他缓慢冷却方法来实现。
2.合理设计模具结构:模具的设计结构应该避免尖角和过于薄壁的部位,以减少应力集中导致的裂纹。
在可能的情况下,可以添加过渡圆角和半径,有助于减少裂纹的风险。
3.适当的预处理:通过适当的热处理工艺可以改善模具钢的力学性能和织构,减少应力集中和变形,降低裂纹的发生。
这包括应用回火、退火和正火等热处理方法。
4.使用有效的质量控制措施:在制造模具钢过程中,需要严格控制原材料的质量,以确保材料的均匀性和稳定性。
此外,必须严格控制加工中的工艺参数,以确保产品的质量。
总结起来,模具钢淬火中的裂纹问题对模具的使用寿命和性能都有很大的影响。
针对裂纹的形成原因和类型,我们可以通过控制冷却速度、合理设计模具结构、适当的预处理和使用有效的质量控制措施等方面来解决这一问题。
工件淬火冷却时,如其瞬时内应力超过该时钢材的断裂强度,则将发生淬火裂缝。
因此产生淬火裂缝的主要原因是淬火过程中所产生的淬火应力过大。
若工件内存在着非金属夹杂物,碳化物偏析或其他割离金属的粗大第二相,以及由于各种原因存在于工件中的微小裂缝,则这些地方,钢材强度减弱。
当淬火应力过大时,也将由此而引起淬火裂缝。
在实际的生产中,往往会根据淬火裂缝特征来判断其产生的原因,从而采取措施预防其发生。
1、纵向裂缝沿着工件轴线方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝,它往往在钢件完全淬透情况下发生。
从纵向裂纹方向看,恰好应力是在切向拉应力方向,而又常见于完全淬透情况下。
因此,纵向裂纹是因淬火时组织应力过大,使最大切向拉应力大于该时材料断裂抗力而发生。
纵向裂缝也可能是由于钢材沿轧制方向有严重带状夹杂物所致。
该带状夹杂物所在处,犹如既存裂缝,在淬火切向拉应力作用下,促进裂缝发展而成为宏观的纵向裂缝。
这时如果把钢材沿纵向截取试样,分析其夹杂物,常可发现有带状夹杂物存在。
纵向裂缝也可能由于淬火前既存裂缝在淬火时切向拉应力作用下扩展而成,这时如果垂直轴线方向截取金相试样观察附近情况,可以发现裂缝表面有氧化皮,裂缝两侧有脱碳现象。
2、横向裂缝和弧形裂缝横向裂缝常发生于大型轴类零件上,如轧辊、汽轮机转子或其他轴类零件。
其特征是垂直于轴向方向,由内往外断裂,往往在未淬透情况下形成,属于热应力所引起。
大锻件往往存在着气孔、夹杂物、锻造裂缝和白点等冶金缺陷,这些缺陷作为断裂的起点,在轴向拉应力作用下断裂。
3、表面裂缝这是一种分布在工件表面的深度较小的裂纹,裂纹分布方向与工件形状无关,但与裂纹深度有关。
当工件表面由于某种原因呈现拉应力状态,且表面材料的塑性又很小,在拉应力作用下不能发生塑性变形时就出现这种裂纹。
例如表面脱碳工件,淬火时表层的马氏体因含碳量低,其比体积比与其相邻的内层马氏体的小,因而脱碳的表面层呈现拉应力。
当拉应力值达到或超过钢的破断抗力时,则在脱碳层形成表面裂纹。
淬火裂纹1 淬火裂纹:淬火工艺主要用于钢件,是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms(马氏体转变起始温度)以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹,后者又叫时效裂纹。
裂纹的分布没有一定的规律,但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。
造成淬火开裂的根本原因是拉应力超过材料的断裂强度,或者虽未超过材料的断裂强度,但材料由于存在内部缺陷也会发生开裂。
造成淬火开裂的具体原因很多,分析时应根据裂纹特征加以区分。
2 淬火裂纹的成因:马氏体的本质脆性是淬火裂纹的内因,而马氏体的晶体结构、化学成分、冶金缺陷等是马氏体本质脆性的影响因素;各种工艺条件、零件尺寸形状等引起的宏观内应力的大小、方向、分布状态等是淬火裂纹的外因。
下面将从微观到宏观,从内部到外部对钢件的淬火裂纹进行分析。
2.1 马氏体本质脆性—钢件淬火裂纹的内因:众所周知,中高碳钢淬火后,其韧性低,脆性大,易产生显微裂纹和宏观开裂。
这主要是由马氏体的本质脆性决定的。
而马氏体的本质脆性又决定于材料的冶金质量、含碳量和合金元素、原始组织状态、马氏体的组织结构、显微应力及显微裂纹等。
图1 淬火裂纹的宏观形态图2.1.1 材料冶金质量缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀性,这时材料是不宜进行热处理的。
而不少材料的冶金缺陷均可能单独与宏观或微观的内应力发生作用,促发淬火裂纹。
这些冶金质量问题包括:宏观偏析、固溶体偏析、固溶氢、锻轧缺陷、夹渣、铁素体珠光体带状组织及碳化物带状组织等。
图2 沿夹杂物扩展的淬火裂纹2.1.2 材料含碳量和合金元素含碳量增加将降低马氏体的断裂强度。
根据脆性固体理论断裂强度:,其中E、d值与含碳量相关,含碳量提高,马氏体中铁原子间结合力降低,弹形模量也降低,钢的断裂强度也随之降低。
热处理淬火裂纹和磨削裂纹齿轮生产中常常产生淬火裂纹及磨削裂纹,最终导致产品报废,所以分析研究裂纹产生的原因、影响因素及其克服的办法是重要而有意义的。
1、淬火裂纹1.1 淬火裂纹的类型淬火裂纹的类型,或特征与淬火内应力密切相关(图1)。
图1 淬火裂纹类型及形成裂纹的内应力其中特别应指出的是最为常见的纵向裂纹和横向裂纹。
(1)纵向裂纹(见图中的左上)这类裂纹主要发生在淬透工件,以组织应力为主在表面形成拉应力,而且三向应力中切向应力大于轴向应力(图2)(2)横向裂纹(见图中的左上第二图)这类裂纹主要发生在未淬透工件,最终在表面形成压应力,而在层下相应存在一定的拉应力,而且三向应力中轴向应力大于切向应力(图3)1.2 淬火裂纹的裂面特征淬火裂纹的裂痕面无杂色。
水淬时可能有红锈斑,油淬时有油渍。
图3 含ω(C)1%,ω(V)0.2%钢圆柱试样(Ф18mm)自800℃水淬后未淬透的心部大小对残留应力的影响因为淬火裂纹发生在250℃以下(Ms点以下),因而裂痕面不会有氧化。
若裂痕面有氧化或脱碳,则应视为锻造裂纹,或淬火前就存在的裂纹,在淬火后加深、扩大。
1.3 淬火裂纹的影响因素(1)合金元素合金元素的影响见图4。
C、Cr、Mo及Mn元素含量到一定程度即易引起淬火裂纹,P是最强的影响元素。
(2)钢的淬透性图5是钢淬裂倾向与淬透性的关系,即随着淬透性的提高,淬裂倾向增大。
(3)钢的Ms点当钢材的Ms点大于320℃,几乎不产生淬火裂纹(图6),这是因为在比较高的温度发生的马氏体转变立即得到回火,组织应力被降低。
(4)淬火温度通常,淬火温度越高越容易产生裂纹,然而,此现象与淬火深度亦即工件大小有密切的关系。
从图7来分析三种情况:a、第Ⅰ区,小工件淬火温度越高,淬火裂纹越易发生。
这是因为小工件温度越高,心部越容易淬硬,组织应力型占主导,表面拉应力增大。
b、第Ⅱ区,大工件淬火温度越高,越不容易产生淬火裂纹,这是因为对大工件,心部淬不透,所以其温度越高,能淬硬的心部体积增大,硬度提高,使表面压应力降低,相应,过渡区的拉应力也下降。
轴类高频淬火设备,是目前机械行业里经常使用的一种设备,广泛应用于多个领域,但是轴类零件在高频淬火中会出现淬火裂纹,给大家简单解答一下裂纹产生的原因及预防措施,希望能在以后的工作中帮到大家。
轴类高频淬火设备出现淬火裂纹的原因:1、工件的形状尺寸不均匀,结构设计不合理或形状复杂,尺寸突变或淬火部位加工粗糙,或有凹槽、孔、尖角、键槽、棱边等结构因素,温度偏高或局部过热,尤其是尖角和小孔等位置,淬火后热应力和组织应力大,造成淬火裂纹的产生。
2、加热温度不均匀,或者工件的回火不及时,当重新淬火时,未进行退火处理而直接淬火;淬火介质选择不当,冷却速度过大。
3、由于加热温度过快或过高,冷却过快或操作不规范,介质选择不当,冷却器设计不良,冷却不均匀等。
4、冷却介质的成分含量、温度及压力等选择出现问题;淬火前机械加工应力很大,没有进行预先热处理,加工粗糙,存在严重的刀痕等。
5、原材料内部存在质量缺陷(组织不均匀,成分偏析、大块的非金属夹杂物、内部裂纹、严重的网状或带状碳化物等),材料淬硬性能过高,钢的含碳量高于上限的要求。
针对轴类高频淬火设备产生淬火裂纹的上述原因,应采取以下预防措施:1、改进工件的结构形式,淬火前各部位不允许有毛刺、严重的划痕,对孔用铜塞堵住,调整温度或缓慢加热,避免上述不良设计的发生。
2、合理选择加热规范,加强原材料的检验,严格控制钢材的成分,从而进行锻造或进行球化退火处理。
3、感应淬火前进行去应力退火处理,消除刀痕等应力集中部位;高频淬火后及时回火,可采用炉内或自回火方式,正火或退火后再进行高频淬火。
4、控制冷却介质的各项技术要求符合工艺的规定,必要时进行工艺试验,改进感应器和冷却系统的设计,使喷水孔布置合理,选择合适的冷却介质,降低喷水压力。
热处理淬火十种裂纹分析与措施
2007-4-16
1、纵向裂纹
裂纹呈轴向,形状细而长。
当模具完全淬透即无心淬火时,心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力,模具钢的含碳量愈高,产生的切向拉应力愈大,当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。
以下因素又加剧了纵向裂纹的产生:(1)钢中含有较多S、P、***、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质,钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布,易产生应力集中形成纵向淬火裂纹,或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹;(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm,中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
预防措施:(1)严格原材料入库检查,对有害杂质含量超标钢材不投产;(2)尽量选用真空冶炼,炉外精炼或电渣重熔模具钢材;(3)改进热处理工艺,采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火;(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透,获得强韧性高的下贝氏体组织等措施,大幅度降低拉应力,能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
2、横向裂纹
裂纹特征是垂直于轴向。
未淬透模具,在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值,大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值,因形成的轴向应力大于切向应力,导致产生横向裂纹。
锻造模块中S、P.***,Bi,Pb,Sn,As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹,淬火后经扩展形成横向裂纹。
预防措施:(1)模块应合理锻造,原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间,锻造采用双十字形变向锻造,经五镦五拔多火锻造,使钢中碳化物和杂质呈细、小,匀分布于钢基体,锻造纤维组织围绕型腔无定向分布,大幅度提高模块横向力学性能,减少和消除应力源;(2)选择理想的冷却速度和冷却介质:在钢的Ms点以上快冷,大于该钢临界淬火冷却速度,钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力,
表层为压应力,内层为张应力,相互抵消,有效防止热应力裂纹形成,在钢的Ms—Mf之间缓冷,大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。
当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时,则易淬裂,为负时,则不易淬裂。
充分利用热应力,降低相变应力,控制应力总和为负,能有效避免横向淬火裂纹发生。
CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂,同时可减少和避免淬火模具畸变,还可控制硬化层合理分布。
调正CL-1 淬火剂不同浓度配比,可得到不同冷却速度,获得所需硬化层分布,满足不同模具钢需求。
3、弧状裂纹
常发生在模具棱角角、缺口、孔穴、凹模接线飞边等形状突变处。
这是因为,淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。
另外,(1)钢中含碳(C)量和合金元素含量愈高,钢Ms点愈低,Ms 点降低2℃,则淬裂倾向增加1.2倍,Ms点降低8℃,淬裂倾向则增加8倍;(2)钢中不同组织转变和相同组织转变不同时性,由于不同组织比容差,造成巨大组织应力,导致组织交界处形成弧状裂纹;(3)淬火后未及时回火,或回火不充分,钢中残余奥氏体未充分转变,保留在使用状态中,促进应力重新分布,或模具服役时残余奥氏体发生马氏体相变产生新的内应力,当综合应力大于该钢强度极限时便形成弧状裂纹;(4)具有第二类回火脆性钢,淬火后高温回火缓冷,导致钢中P,s等有害杂质化合物沿晶界析出,大大降低晶界结合力和强韧性,增加脆性,服役时在外力作用下形成弧状裂纹。
预防措施:(1)改进设计,尽量使形状对称,减少形状突变,增加工艺孔与加强筋,或采用组合装配;(2)圆角代直角及尖角锐边,贯穿孔代盲孔,提高加工精度和表面光洁度,减少应力集中源,对于无法避免直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高,可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞,人为造成冷却屏障,使之缓慢冷却淬火,避免应力集中,防止淬火时弧状裂纹形成;(3)淬火钢应及时回火,消除部分淬火内应力,防止淬火应力扩展;(4)较长时间回火,提高模具抗断裂韧性值;(5)充分回火,得到稳定组织性能;多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力;(7)合理回火,提高钢件疲劳抗力和综合机械力学性能;对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷),可消除二类回火脆性,防止和避免淬火时弧状裂纹形成。
4、剥离裂纹
模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。
因模具表层组织和心部组织比容不同,淬火时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹,常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中,因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行,产生大的相变应力,导致化学处理渗层从基体组织中剥离。
如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。
化学渗层淬火后不宜快速回火,尤其是300~C以下低温回火快速加热,会促使表层形成拉应力,而钢基体心部及过渡层形成压
缩应力,当拉应力大于压缩应力时,导致化学渗层被拉裂剥离。
预防措施:(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低,增强渗层与基体结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀;(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹产生,确保产品质量。
5、网状裂纹
裂纹深度较浅,一般深约0.01-1.5mm,呈辐射状,别名龟裂。
原因主要有:(1)原材料有较深脱碳层,冷切削加工未去除,或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳;(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同,比容不同,钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力,因此,表层金属往往沿晶界被拉裂成网状;(3)原材料是粗晶粒钢,原始组织粗大,存在大块状铁素体,常规淬火无法消除,保留在淬火组织中,或控温不准,仪表失灵,发生组织过热,甚至过烧,晶粒粗化,失去晶界结合力,模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出,晶界强度大大降低,韧性差,脆性大,在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。
预防措施:(1)严格原材料化学成分.金相组织和探伤检查,不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料;(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢,投产前复查原材料脱碳层深度,冷切削加工余量必须大于脱碳层深度;(3)制订先进合理热处理工艺,选用微机控温仪表,控制精度达到±1.5℃,定时现场校验仪表;(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施,有效防止和避免网状裂纹形成。
6、冷处理裂纹
模具钢多为中,高碳合金钢,淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏体,保留在使用状态中成为残余奥氏体,影响使用性能。
若置于零度以下继续冷却,能促使残余奥氏体发生马氏体转变,因此,冷处理的实质是淬火继续。
室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加,当叠回应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。
预防措施:(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30—60min,可消除15%-25%淬火内应力并使残余奥氏体稳定化,再进行-60℃常规冷处理,或进行-120℃深冷处理,温度愈低,残余奥氏体转变成马氏体量愈多,但不可能全部转变完,实验表明,约有2%-5%残余奥氏体保留下来,按需要保留少量残
余奥氏体可松驰应力,起缓冲作用,因残余奥氏体又软又韧,能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量,缓和相变应力;(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温,可消除40%-60%冷处理应力,升温至室温后应及时回火,冷处理应力进一步消除,避免冷处理裂纹形成,获得稳定组织性能,确保模具产品存放和使用中不发生畸变。
7、磨削裂纹
常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过程中,多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直,深约0.05—1.0mm。
(1)原材料预处理不当,未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳;(2)最终淬火加热温度过高,发生过热,晶粒粗大,生成较多残余奥氏体;(3)在磨削时发生应力诱发相变,使残余奥氏体转变为马氏体,组织应力大,加上因回火不充分,留有较多残余拉应力,与磨削组织应力叠加,或因磨削速度、进刀量大及冷却不当,导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度,随之磨削液冷却,造成磨削表层二次淬火,多种应力综合,超过该材料强度极限,便引起表层金属磨削裂纹。
预防措施:(1)对原材料进行改锻,多次双十字形变向镦拔锻造,经四镦四拔,使锻造纤维组织围绕型腔或轴线呈波浪形对称分布,并利用最后一火高温余热进行淬火,接着高温回火,能充分消除块状、网状、带状和链状碳化物,使碳化物细化至2-3级;(2)制订先进的热处理工艺,控制最终淬火残余奥氏体含量不超标;(3)淬火后及时进行回火、消除淬火应力;(4)适当降低磨削速度、磨削量,磨削冷却速度,能有效防止和避免磨削裂纹形成。