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模具鋼淬火裂紋的五種預(yù)防措施是哪些？
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具鋼在我們生活中的利用率越來越高。模具鋼是一種用于制造冷沖模、熱鍛模和壓鑄模等模具的鋼sus630固溶處理是什么意思。模具熱處理過程中，特別是淬火過程中，會出現(xiàn)體積變化、形狀翹曲、變形等。為了保證模具質(zhì)量，要求模具鋼熱處理變形小，特別是形狀復(fù)雜的精密模具，淬火后難以修復(fù)。接下來模具鋼廠家給大家分享一下模具鋼淬火裂紋的五項(xiàng)預(yù)防措施。
1、冷處理裂紋
大多數(shù)模具鋼是中碳和高碳合金鋼。淬火后，部分過冷奧氏體未轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，在服役狀態(tài)下仍保留為殘余奧氏體，影響服役性能。如果冷卻到零度以下，可以促進(jìn)殘余奧氏體的馬氏體轉(zhuǎn)變。所以冷處理的本質(zhì)是淬火。室溫淬火應(yīng)力和零度淬火應(yīng)力疊加，當(dāng)疊加響應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，形成冷處理裂紋。
預(yù)防措施:
(1)淬火后，冷處理前，將模具放入沸水中30-60分鐘，可消除15%-25%的淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定殘余奧氏體，然后進(jìn)行-60℃常規(guī)冷處理或-120℃深冷處理。溫度越低，殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體的越多，但不能完全轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)表明，約2%-5%的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。
(2)冷處理后，取出模具放入熱水中加熱，可消除40%-60%的冷處理應(yīng)力。加熱至室溫后，應(yīng)及時(shí)回火，以進(jìn)一步消除冷處理應(yīng)力，避免冷處理裂紋的形成，獲得穩(wěn)定的顯微組織和性能，保證模具產(chǎn)品在儲存和使用過程中不變形。
2.磨削裂紋
經(jīng)常發(fā)生在模具產(chǎn)品淬火回火后的磨削和冷加工過程中，形成的微裂紋大多垂直于磨削方向，深度約為0.05-1.0 mm。
(1)原料預(yù)處理不當(dāng)，未能完全消除原料的塊狀、網(wǎng)狀、帶狀碳化物，造成脫碳嚴(yán)重；
(2)終淬溫度過高，導(dǎo)致過熱，晶粒粗大，殘余奧氏體較多；
(3)磨削過程中，發(fā)生應(yīng)力誘導(dǎo)相變，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。此外，由于回火不足，會留下更多的殘余拉應(yīng)力，與磨削結(jié)構(gòu)應(yīng)力重疊，或者由于磨削速度大、進(jìn)給速度大、冷卻不當(dāng)，金屬表面的磨削熱急劇上升到淬火溫度，隨后磨削液冷卻，導(dǎo)致磨削表面二次淬火。各種應(yīng)力的組合導(dǎo)致表面金屬的磨削裂紋。
預(yù)防措施:
(1)對原料進(jìn)行多次雙交叉變形方向的改造鍛造，經(jīng)過四次鐓粗和四次拉拔后，鍛造后的纖維組織在型腔或軸周圍呈波浪形對sus630成分稱分布，然后利用更后一次火的高溫余熱進(jìn)行淬火，再進(jìn)行高溫回火，可以充分消除塊狀、網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物，將碳化物細(xì)化到2-3個(gè)等級；
(2)制定先進(jìn)的熱處理工藝，控制更終淬火殘余奧氏體含量不超標(biāo)；
(3)淬火后及時(shí)回火，消除淬火應(yīng)力；
(4)降低磨削速度、磨削量和磨削冷卻速度，可以有效防止和避免磨削裂紋的形成。
3.線切割裂紋
淬火回火模塊在線切割過程中出現(xiàn)裂紋，改變了金屬表層、中間層和芯部的應(yīng)力場分布狀態(tài)，淬火殘余內(nèi)應(yīng)力失去平衡變形，某一區(qū)域出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力干到模具材料強(qiáng)度極限時(shí)引起爆裂，裂紋為弧尾剛性變質(zhì)層裂紋。實(shí)驗(yàn)表明，線切割過程是局部高溫放電和快速冷卻的過程，使金屬表面形成樹枝狀鑄態(tài)組織的凝固層，產(chǎn)生600-900 MPa的拉應(yīng)力和厚度約0.03 mm的高應(yīng)力二次淬火白層。
裂縫的原因:
(1)原料中存在嚴(yán)重的碳化物偏析；
(2)儀器失效，淬火溫度過高，晶粒粗大，降低了材料的強(qiáng)度和韌性，增加了脆性；
(3)淬火后的工件回火不及時(shí)，回火不充分，線切割過程中形成過大的殘余內(nèi)應(yīng)力和新的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致線切割產(chǎn)生裂紋。
預(yù)防措施:
(1)原材料入庫前嚴(yán)格檢查，確保原材料的組織成分合格，不合格的原材料必須改造鍛造，碳化物必須破碎，使化學(xué)成分和金相組織達(dá)到技術(shù)條件才能投產(chǎn)。模塊熱處理前，成品需要經(jīng)過一定量的打磨后進(jìn)行淬火、回火、線切割；
(2)入爐前對儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，選擇微機(jī)進(jìn)行溫度控制，溫度控制精度為1.5℃，并在真空爐和保護(hù)氣氛爐中加熱，防止過熱和氧化脫碳；
(3)分級淬火，淬火后及時(shí)等溫sus630材質(zhì)化學(xué)成分表淬火回火，多次回火，充分消除內(nèi)應(yīng)力，為線切割創(chuàng)造條件；
(4)制定科學(xué)合理的線切割工藝。
4.疲勞斷裂
模具在使用過程中，在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下形成的微疲勞裂紋擴(kuò)展緩慢，導(dǎo)致突然疲勞斷裂。
(1)原材料存在發(fā)紋、自點(diǎn)蝕、氣孔、疏松、非金屬夾雜物、嚴(yán)重碳化物偏析、帶狀組織、塊狀游離鐵素體冶金組織等缺陷，破壞基體組織的連續(xù)性，形成不均勻的應(yīng)力集中。鑄錠中的112沒有被消除，這導(dǎo)致在軋制過程中形成白點(diǎn)。鋼中有鉍、鉛、錫、砷、硫、磷等有害雜質(zhì)。鋼中的p容易引起冷脆，S容易引起熱脆。當(dāng)S、P有害雜質(zhì)超標(biāo)時(shí)，容易形成疲勞源。
(2)化學(xué)滲層過厚，濃度過高，滲層過多，硬化層過淺，過渡區(qū)硬度低，會導(dǎo)致材料疲勞強(qiáng)度急劇下降。
(3)當(dāng)模具表面加工粗糙、精度低、光潔度差，以及出現(xiàn)刀線、刻字、劃痕、凸點(diǎn)、凹坑時(shí)，容易造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致疲勞斷裂。
預(yù)防措施:
(1)嚴(yán)格選材，保證材質(zhì)，控制鉛、砷、錫等低熔點(diǎn)雜質(zhì)和S、P等非金屬雜質(zhì)含量不超標(biāo)；
(2)投產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行材料檢驗(yàn)，不合格的原材料不得投產(chǎn)；
(3)電渣重熔精煉鋼具有純度高、雜質(zhì)少、化學(xué)成分均勻、晶粒細(xì)小、碳化物少、各向同性好、疲勞強(qiáng)度高等特點(diǎn)。選擇對模具表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化和表面化學(xué)滲層改性強(qiáng)化處理，對金屬表層施加預(yù)應(yīng)力，以抵消模具使用時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高模具表面的疲勞強(qiáng)度；
(4)提高模具表面的加工精度和光潔度；
(5)改善化學(xué)滲層和硬化層的組織和性能；化學(xué)滲層的厚度、濃度和硬化層厚度由微機(jī)控制。
5.應(yīng)力腐蝕裂紋
這種裂紋經(jīng)常在使用sus630有磁嗎過程中出現(xiàn)。由于化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)過程，金屬模具因結(jié)構(gòu)從表面到內(nèi)部的損傷和腐蝕而開裂，稱為應(yīng)力腐蝕裂紋。由于熱處理后顯微組織的不同，模具鋼的耐蝕性也不同。更耐腐蝕的組織是奧氏體(a)，更易腐蝕的組織是屈氏體(t)，其次是鐵素體(f)-馬氏體(m)-珠光體(p)-索氏體(s)。因此，模具鋼的熱處理不利于獲得T型結(jié)構(gòu)。淬火鋼雖然已經(jīng)回火，但由于回火不充分，淬火內(nèi)應(yīng)力仍或多或少存在，模具在使用過程中會在外力作用下產(chǎn)生新的應(yīng)力。當(dāng)金屬模具中有應(yīng)力時(shí)，就會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。
預(yù)防措施:
(1)模具鋼淬火后應(yīng)及時(shí)回火，充分回火，多次回火，消除淬火內(nèi)應(yīng)力；
(2)淬火后，模具鋼不應(yīng)在350-400℃回火，由于該溫度下經(jīng)常出現(xiàn)T型結(jié)構(gòu)，所以T型結(jié)構(gòu)的模具應(yīng)重新處理，模具應(yīng)防銹以提高耐腐蝕性；
(3)熱模服役前低溫預(yù)熱，冷模服役一段時(shí)間后低溫回火消除應(yīng)力，不僅可以防止和避免應(yīng)力腐蝕裂紋的發(fā)生，而且大大延長了模具的使用壽命，一舉兩得，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
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