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昆山热作模具钢,h13钢模具失效分析及解决措施是什么?

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昆山热作模具钢,h13钢模具失效分析及解决措施是什么?

发布日期:2017-12-12 作者:鹤之鸣模具钢有限公司 点击:

h13(4cr5mosivi)是国际上广泛运用的热作模具钢,它具有较高的热强度和硬度、高的耐磨性和耐性,以及较好的耐热疲惫功能,广泛应用于制作各种锻模、热挤压模,以及铝、铜及其合金的压铸模。热作模具钢作业时接受很大的冲击载荷、强烈的冲突、剧烈的冷热循环引起的热应力及高温氧化,常呈现崩裂、陷落、磨损和龟裂等失效方式。h13热作模具钢的化学成分(质量分数)热作模具钢(%)ccrmovsjmnps032~4.75~110~0.8o~0.80~0.2o~o.03o.010.455.551.751.2o1.200.5o其化学成分特色是:(1)中碳w=0.32%~0.45%,以确保高硬度、高耐性和较高的热疲惫抗力。参加较多进步淬透性的元素crmnsimn能够改动钢在凝结时所构成的氧化物的性质和形状,避免s在晶界上构成低熔点的fes,而以具有必定塑性的mns存在,然后消除硫的有害影响,改进h13钢的热加工功能;crsi能够进步回火稳定性。参加发生二次硬化的元素mov,能避免第二类回火脆性,进步回火稳定性。一、失效影响因素h13钢模具的失效问题是一个杂乱的技能难题,能够从资料、规划、制作和运用4个方面来剖析。1.化学成分和冶金质量h13钢归于过共析合金钢类型,安排中存在较多的非金属搀杂物、碳化物偏析、中心疏松及白点等缺点,力。h13钢依据质量一般被分为一般h13钢和优质h13钢。优质h13钢因为选用了较先进的生产工艺,钢质纯洁,安排均匀,偏析细微,具有更高的耐性及热疲惫功能。一般h13钢则有必要进行改锻,以击碎大块非金属搀杂,消除碳化物偏析,细化碳化物,均匀安排。2.模具规划规划模具时,应依据成形零件的资料和几许尺度断定模块的外形尺度,以确保模具的强度。此外,过小的圆角半径、壁厚差悬殊的扁宽薄壁截面及孑l、槽方位不合适等,很简单在模具热处理和运用过程中引起过大的应力会集而萌发裂纹。因而,在模具规划中要尽量避免尖角,孔、槽的方位应合理安置。3.制作工艺(1)铸造工艺h13钢中合金元素含量较多,铸造时变形抗力较大,且资料的导热功能较差,共晶温度较低,稍不留意就会过烧。因而,加热时应在800~900~c区间预热,然后再加热至始锻温度1065~1175~(3。为击碎大块非金属搀杂,消除碳化物偏析,细化碳化物,均匀安排,铸造时要重复镦粗拔长,总锻比>4。在铸造后这在很大程度上下降了模具钢的强度、耐性及热疲惫抗的冷却过程中,资料有发生淬火裂纹的倾向,易在心部发生横向裂纹,冈此h13钢锻后应进行缓慢冷却。(2)切削加工外表粗糙度对模具热疲惫功能有很大影响,模具型腔外表应取得较低的粗糙度,不能留有刀痕、划伤和毛刺。这些缺点易引起应力会集,诱发热疲惫裂纹萌发。因而,在加工模具时杂乱部位圆角半径过渡处要避免留有刀痕,l、槽边际和根部的毛刺要打磨掉。(3)磨削加工磨削过程中,部分冲突生热简单引起烧伤和裂纹等缺点,并在磨削外表生成剩余拉应力,然后导致模具过早失效。磨削热引起的烧伤能够使h13模具外表发生回火直至生成回火马氏体,脆性未回火马氏体层会大大下降模具的热疲惫功能。如果磨削外表部分升温达800~c以上,而且冷却不充沛时,则表层资料会被从头奥氏体化并淬火成马氏体,因而模具外表层会发生很高的安排应力,一起磨削过程中模具外表温升极快会引起热应力,安排应力和热应力叠加简单使模具发生磨削裂纹。(4)电火花加工该加工是现代模具制作过程中不行短少的精加工手法。火花放电时,部分的瞬时温度高达1000℃以上,使放电处的金属熔化和气化,在电火花加工外表有一被熔化而又从头凝结的金属薄层,其中有许多显微裂纹。在显微镜下这一薄层金属呈白亮色,即白亮层。研讨标明,关于高合金化的h13,电火花加工构成的外表白亮层的显微安排为初生马氏体、剩余奥氏体和共晶碳化物,未回火的初生马氏体存在很多显微裂纹。h13钢模具在作业中接受载荷时,这些显微裂纹很简单发展为微观裂纹,导致模具易呈现前期断裂和磨损。h13钢模具经电火花加工后应从头回火,以消除内应力,但回火温度不要超越电火花加工前的最高回火温度。(5)热处理工艺合理的热处理工艺能够使模具取得所需求的力学功能,然后进步模具的运用寿数。可是如果因热处理工艺规划或操作不妥而发生热处理缺点,将严重危害模具的承载才能,引起前期失效,缩短作业寿数。热处理缺点有过热、过烧、脱碳、开裂、淬硬层不均匀和硬度不足等。h13钢模具在执役必定时间后,当堆集的内应力到达风险的极限时,应对模具进行去应力叫火,不然模具在持续执役时将会因为内应力而引起开裂。4.模具的运用与保护(1)模具的预热h13钢合金元素含量较高,导热功能较差,因而模具在作业前应充沛预热。预热温度过高,模具在运用过程中温度偏高,强度下降,易发生塑性变形,构成模具外表陷落;预热温度过低,模具开始运用时,瞬间外表温度改变大,热应力大,易萌发裂纹。归纳考虑后川3钢模具的预热温度断定为250~300~c,这样既可下降模具与锻件的温差以避免模具外表呈现过大的热应力,又能有用地削减模具外表的塑性变形。(2)模具的冷却与光滑为减轻模具的热负荷,避免模具温度过高,通常在模具作业的间歇对其进行强制性冷却,由此构成的模具周期性的激热、激冷效果将会发生热疲惫裂纹。因而,模具运用完毕后应缓慢冷却,不然将会呈现热应力,然后引起模具的开裂失效。h13钢模具作业时,可选用石墨含量为12%的水基石墨进行光滑,下降成形力,确保金属在型腔中的正常活动和锻件的顺畅脱模;此外,石墨光滑剂还具有散热效果,能够下降h13钢模具的作业温度。二、失效剖析计划h13钢模具的制作要通过规划、选材、铸造、退火,以及机加工和热处理等一系列工艺环节,每一工艺环节的工艺规划或操作不妥都会构成模具的过早失效,下降模具运用寿数。热作模具钢常呈现崩裂、陷落、磨损和龟裂等失效方式。热作模具钢的失效方式、程度和方位,记录了规划、选材、铸造、退火、机加工及热处理等一系列工艺环节中的重要信息。调查和剖析h13钢模具的失效方位处的微观描摹特征、显微安排及失效方式,运用金属学、资料物理及断裂力学的理论和办法,提醒h13钢模具失效方位处的微观描摹特征、资料显微安排,以及失效方式与模具规划、选材、加工工艺之间的联系,然后提出科学合理的工艺改进办法。具体的剖析计划如下:(1)原资料化学成分和冶金质量剖析进步h13钢的洁净度,下降硫含量是进步h13钢模具寿数特别有用的办法。优质h13钢的=0.005%~0.008%h13钢是合金元素含量较高的过共析钢,在锻炼、铸造时会呈现碳化物偏析,钢锭经锻轧后构成粗大的碳化物偏析带。碳化物偏析带和铸造残留的树枝晶、缩孔、疏松和搀杂直接影响h13钢模具的安排及功能,是模具前期失效的重要原因之一。对原资料化学成分和冶金质量的剖析能够鉴定原资料是否合格,然后可用来辅导拟定科学合理的铸造工艺和热处理工艺。实验办法:h13钢材原资料进行取样,剖析其化学成分,鉴定其化学成分是否符合要求;从钢材中心部位切取试样,经打磨、抛光,选用4%硝酸酒精溶液浸蚀,在光学显微镜上查看显微安排,按国家相关技能标准对碳化物偏析带等级、搀杂物等级做出鉴定。(2)模具显微安排剖析显微安排剖析可断定模具失效方位是否存在碳化物偏析带,大块非金属搀杂、网状碳化物、共晶碳化物及回火马氏体;微区成分剖析可断定模具失效方位的化学成分的散布特色;显微硬度剖析可断定模具失效方位的力学功能。归纳剖析模具失效方位处的显微安排、显微硬度和微区成分,提醒模具失效方位处的微观描摹特征及失效方式的微观机理,正确评估现行的铸造、球化退火、淬火和回火工艺,然后提出科学合理的工艺改进办法。实验办法:从模具失效方位切取试样,经打磨、抛光,选用4%硝酸酒精溶液浸蚀,在光学显微镜或扫描电子显微镜上查看显微安排,在显微硬度仪上丈量硬度,在俄歇能谱剖析仪上断定微区成分。三、工艺控制办法从h13钢的化学成分和安排特色能够看出,热加工工艺对h13钢模具的安排和功能有很大影响。为避免hi3钢模具前期失效,延伸其运用寿数,有必要拟定科学合理的热加工工艺。1.铸造工艺h13钢合金元素含量高,导热性差,共品温度比较低,简单引起过烧。关于直径>70mm的坯料,应先在800900~c区问预热,然后在始锻温度1065~1175cc加热,铸造时进行多次拔长镦粗,总铸造比>42.球化退火工艺球化退火工艺的目的是均匀安排,下降硬度,改进切削加工功能,为淬火和回火做安排准备。球化退火工艺是在845~900~c保温1h+1min/mm,然后炉冷至720740~c等温2h+1min/mm,最终炉冷至500oc出炉空冷,球化退火安排为粒状珠光体,硬度<229hbw。球化质量可按gb/t1299--2000标准的第一等级图进行鉴定。3.淬火和回火工艺h13钢的最佳热处理工艺是:1020~1080℃加热后油冷淬火或分级淬火,然后进行560~600℃两次回火;显微安排为回火托氏体+回火索氏体+剩余碳化物,显微硬度为48~52hrc。关于要求热硬性高的模具(压铸模)可取上限加热温度淬火。关于要求耐性为主的模具(热锻模)可取下限加热温度淬火。

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