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　　怪不得你的模具裂，热处理工艺后10种淬火裂纹

　　文/凤巢

　　模具钢热处理中，淬火是一种常见的工艺流程。但是，因各种原因，偶尔在所难免造成淬火裂纹，导致功亏一篑。剖析裂纹形成原因，从而采取相应防范措施，具有显著的专业技术经济收益。普遍淬火裂纹有如下10种类型。

　　1、竖向裂纹

　　裂纹呈径向，样子细而长。当模具彻底淬透即无意淬火时，芯部转变成汽化热最大的一个淬火奥氏体，造成径向拉应力，模具钢的含碳量愈高，所产生的径向拉应力越大，当拉应力超过该钢屈服极限时造成竖向裂纹产生。下列要素又加重了竖向裂纹的形成：

　　(1)钢里面含有比较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有危害残渣，铸钢件冷轧时沿轧制方向呈竖向比较严重缩松遍布，易产生应力集中化产生竖向淬火裂纹或原料冷轧后空气冷却所形成的竖向裂纹精金矿掉保存在商品中造成最后淬火裂纹扩张产生竖向裂纹；

　　(2)模具规格在钢的淬裂比较敏感规格范围之内(碳合金钢淬裂风险尺寸为8-15mm，中高合金钢风险规格25-40mm)或者选择的淬火冷却介质大大的超出该钢的临界值淬火冷速时均易形成竖向裂纹。

　　防范措施：

　　(1)严苛材料入库查验，对有毒残渣成分超标准建筑钢材不建成投产；

　　(2)尽量选择真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔模具建筑钢材；

　　(3)改善热处理方法，选用真空泵生产加工热、维护氛围加热和充足脱氨渗碳炉加温及分析淬火、等温过程淬火；

　　(4)变无意淬火为用心淬火且不彻底淬透，得到强韧性强的下贝氏体组织等举措，大幅度减少拉应力，能有效防止模具竖向干裂和淬火崎变。

　　2、横着裂纹

　　裂纹特征就是垂直在径向。未淬透模具，在淬硬层区与未淬硬层区衔接一部分存有大一点的拉应力最高值，大中型模具快速降温最易产生大一点的拉应力最高值，因所形成的径向应力超过径向应力，造成产生横着裂纹。煅造模块中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有危害杂质横着缩松或控制模块存有横着显微镜裂纹，淬火后复拓展产生横着裂纹。

　　防范措施：

　　(1)控制模块应有效煅造，原料长短与孔径比例即锻造比最好是选择在2-3中间，煅造中间双十字弯曲向煅造，经五镦五拔多火煅造，使钢中渗碳体和残渣呈细、小、匀分布在钢基材，煅造结缔组织紧紧围绕凹模无定项遍布，大大提高控制模块横着物理性能，降低和消除应力源；

　　(2)挑选最理想的冷速和冷却介质：在钢的Ms点之上空气冷却，超过该钢临界值淬火冷速，钢中过冷奥氏体所产生的应力为热应力，表面为压应力，里层为张应力，彼此相抵，有效预防热应力裂纹产生，在钢的Ms-Mf中间缓冷，大幅度减少产生淬火奥氏体后的机构应力。当钢中热应力与相对应应力总数大于零(张应力)时，则易淬裂，为负时，则不容易淬裂。灵活运用热应力，减少改变应力，操纵应力总数为负，能有效防止横着淬火裂纹产生。CL-1有机化学淬火物质是较理想淬火剂，同时还可以减少和防止淬火模具崎变，还可以操纵硬底化层有效遍布。调整CL-1淬火剂不一样浓度配比，可获得不一样冷速，得到需要硬底化层遍布，满足不同模具钢要求。

　　3、弧状裂纹

　　常出现于模具边角、凸模、刀纹、斜角、斜角、空缺、主骨、型腔布线毛边等样子基因突变处。主要是因为，淬火时边角处所产生的应力是光滑表层均值应力的10倍。

　　(1)钢中含碳量(C)量与合金成分成分愈高，钢Ms点愈低，Ms点减少2℃，则淬裂纹趋向提升1.2倍，Ms点减少8℃，淬裂趋向则提升8倍；

　　(2)钢中不一样机构变化和同样机构变化不双向性，考虑到不一样机构汽化热差，造成巨大机构应力，造成机构交汇处产生弧状裂纹；

　　(3)淬火后未能及时回火，或回火不全面，钢中残余奥氏体未充足变化，保留在使用情况中，促进应力再次遍布，或模具服现役时残余奥氏体产生马氏体相变形成新的内应力，当综合性应力超过该钢屈服极限时就产生弧状裂纹；

　　(4)具备第二类回火延性钢，淬火后持续高温回火缓冷，造成钢中P、S等有害残渣化学物质沿位错进行析出，大幅度降低位错结合性和强韧性，提升延性，服现役在外力的作用下产生弧状裂纹。

　　防范措施：

　　(1)改善设计方案，尽量让样子对称性，降低样子基因突变，提升工艺孔与构造柱，也可采用组成安装；

　　(2)圆弧代斜角及尖角锐边，围绕孔代埋孔，增强尺寸精度和表面光滑度，降低应力集中化源，针对避免不了斜角、斜角锐边、埋孔等地方一般强度要求较低，可以用细铁丝、石棉布、耐火泥等方面进行捆扎或封堵，人为因素导致制冷天然屏障，使其迟缓制冷淬火，防止应力集中化，避免淬火时弧状裂纹产生；

　　(3)淬火钢需及时回火，清除一部分淬火内应力，避免淬火应力拓展；

　　(4)长时间回火，提升模具抗冲击韧性值：

　　(5)充足回火，获得平稳机构特性；

　　(6)数次回火使残余奥氏体变化充足和消除一个新的应力；

　　(7)有效回火，提升铸铁件疲惫抵抗力和整体机械设备物理性能；

　　(8)对有第二类回火延性模具钢持续高温回火后该空气冷却(水冷散热或油冷)，可清除二类回火延性，避免和防止淬火时弧状裂纹样子。

　　4、脱离裂纹

　　模具服现役在应力影响下，淬火硬底化层一块块从钢基材中脱离。因模具表面组织与芯部机构汽化热不一样，淬火时表面产生径向、径向淬火应力，轴向造成拉应力，同时向内部结构基因突变，在应力大幅度转变范畴窄小处造成脱离裂纹，常发生在经表面化学热处理模具制冷环节中，因表面化学改性与钢基体相变不双向性造成内表层淬火奥氏体澎涨不同步进行，造成大一点的改变应力，造成氧化处理渗层从基材体系中脱离。如火苗表层淬硬层、高频率表层淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、高频淬火层、渗硼层、渗金属材料层等。有机化学渗层淬火后不适合迅速回火，特别是300℃以内超低温回火迅速加温，会使表面产生拉应力，而钢基材芯部及过渡层产生缩小应力，当拉应力超过缩小应力时，造成有机化学渗层被开裂脱离。

　　防范措施：

　　(1)应以模具钢有机化学渗层浓度值与强度由表至内轻缓减少，加强渗层与基材结合性，渗之后进行扩散处理可以使有机化学渗层与基材衔接匀称；

　　(2)模具钢氧化处理前进行扩散退火、去应力退火、调质热处理，完全优化初始机构，可以有效防止和防止脱离裂纹造成，保证产品品质。

　　5、网状结构裂纹

　　裂纹深层偏浅，一般深约0.01～1.5mm，呈放射状，别称开裂。缘故主要包括：

　　(1)原料有比较深脱碳层，制冷削生产加工未清除，或制成品模具在氧化气氛炉中加温导致空气氧化渗碳；

　　(2)模具渗碳表面金属材料组织和钢基材奥氏体含碳不一样，汽化热不一样，钢渗碳表面淬火后产生大一点的拉应力，因而，表面金属材料通常沿位错被开裂成网状结构；

　　(3)原料是粗晶体钢，初始机构粗壮，出现大小块金相组织，基本淬火没法清除，保留在淬火体系中，或温度控制禁止，仪表盘失效，出现机构超温，乃至粗晶，晶体钝化处理，失掉位错结合性，模具淬火制冷时钢的渗碳体沿马氏体位错进行析出，位错抗压强度大幅度降低，延展性差，延性大，在拉应力功效下边缘位错呈网状破裂。

　　防范措施：

　　(1)严格要求原料成分、合金成分和无损探伤查验，不过关原材料和粗晶体钢不能作模具原材料；

　　(2)采用细晶体钢、真空电炉钢，建成投产前复诊原料脱碳层深层，冷钻削加工的剩余量务必超过脱碳层深层；

　　(3)制定优秀有效热处理方法，使用微型机温度控制仪表盘，精度做到±1.5℃，按时现场校验仪表；

　　(4)模具商品最后解决采用真空电炉、维护气氛炉和经充足脱氨渗碳炉加温模具商品等举措，有效预防和防止网状结构裂纹产生。

　　6、冷暴力裂纹

　　模具钢多无新增、高碳钢碳素钢，淬火后也有部分过冷奥氏体未转化成奥氏体，保留在使用情况中变成残余奥氏体，危害性能指标。若放置零度以下持续制冷，能促进残余奥氏体产生马氏体转变，因而，冷暴力的本质是淬火再次。常温下淬火应力和零度下淬火应力累加，当累加应力超出该材料屈服极限时就产生冷暴力裂纹。请关注热处理工艺生态链！

　　防范措施：

　　(1)淬火后冷暴力以前将模具放置开水中煮30-60min，可清除15％-25％淬火内应力从而使残余奥氏体防老化，然后再进行-60℃基本冷暴力，或者进行-120℃深冷处理，气温愈低，残余奥氏体转化成奥氏体量越多，但是不很有可能所有变化完，实验表明，大约是2％-5％残余奥氏体保存下来，按必须保存少许残余奥氏体可松弛应力，起调节作用，因残余奥氏体又嫩又韧，能一部分消化吸收奥氏体化大幅度澎涨动能，缓解改变应力；

　　(2)冷处理完毕后取下模具资金投入热水中提温，可清除40％-60％冷暴力应力，提温至室内温度后该立即回火，冷暴力应力进一步清除，防止冷暴力裂纹产生，得到可靠性机构特性，保证模具商品储放与使用当中产生崎变。

　　7、切削裂纹

　　常出现于模具制成品淬火、回火后切削冷加工中，大部分所形成的细小裂纹与切削方位竖直，深约0.05-1.0mm。

　　(1)原料预疏忽大意，尚未充足清除原料小块、网状结构、带条状渗碳体和发生严重渗碳；

　　(2)最后淬火加温温度太高，产生超温，晶粒粗大，形成比较多残余奥氏体；

　　(3)在切削后发生应力引起改变，使残余奥氏体转变成奥氏体，机构应力大，再加上因回火不全面，留出比较多残留拉应力，与切削机构应力累加，或因为切削速率、走刀量多及制冷不合理，造成金属材料表面切削热骤然提温至淬火加热温度，随着磨削液制冷，导致切削表面二次淬火，多种多样应力综合性，超出该材料屈服极限，便导致表面金属材料切削裂纹。

　　防范措施：

　　(1)对原料开展改锻，数次双十字弯曲向镦拔煅造，经四镦四拔，使煅造结缔组织紧紧围绕凹模或中心线呈波浪状对称结构，并通过最终一火持续高温余热回收开展淬火，然后持续高温回火，能更好地清除小块、网状结构、线形和环状渗碳体，使马氏体优化至2-3级；

　　(2)制定前沿的热处理方法，操纵最后淬火残余奥氏体成分不超标准；

　　(3)淬火后及时回火，清除淬火应力；

　　(4)适当调整切削速率、切削量、切削冷速，可以有效防止和避免出现切削裂纹产生。

　　8、线割裂纹

　　该裂纹出现在了通过淬火、回火的组件在线切割环节中，此过程影响了金属材料表面、内层和芯部应力场分布情况，淬火残留内应力不平衡变型，某一地区发生大一点的拉应力，此拉应力超过该模具原材料屈服极限时造成爆裂，裂纹是弧尾状雄浑霉变层裂纹。实验表明，线割流程是部分持续高温充放电和快速制冷全过程，使金属材料表面产生树技铸态组织凝结层，造成600-900MPa拉应力和厚约0.03mm高应力二次淬火白净层。

　　裂纹形成原因：

　　(1)原料存在重大的渗碳体缩松；

　　(2)仪表盘失效，淬火加温温度太高，晶粒粗大，减少原材料强韧性，提升延性；

　　(3)淬火产品工件未能及时回火和回火不全面，存有过大残留内应力和线割环节中产生的内应力累加造成线割裂纹。

　　防范措施：

　　(1)严苛材料入库前检查，保证原料机构成份达标，对未达标原料务必改善锻，摧毁渗碳体，使成分、合金成分等做到技术标准后才可建成投产、控制模块热处理工艺前生产加工制成品需留够一定磨量后淬火、回火、线割；

　　(2)掺烧前校检仪表盘，使用微型机温度控制，温度控制精密度±1.5℃，真空烧结炉、维护气氛炉加温，坚决杜绝超温和空气氧化渗碳；

　　(3)选用等级分类淬火、等温过程淬火和淬火后立即回火，数次回火，充足清除内应力，为线割发挥特长；

　　(4)制定科学规范线割加工工艺。

　　9、疲惫裂纹

　　模具服现役在交替变化应力反复作用下所形成的显微镜疲惫裂纹迟缓拓展，造成忽然疲劳断裂。

　　(1)原料存有砂面、自点、孔隙度、松散、非金属夹杂、渗碳体比较严重缩松、带条状组织、小块分散金相组织冶金工业组织缺点，破坏基材组织持续性，产生不匀应力。铸钢件中112未清除，造成冷轧时产生小白点。钢上存在Bi、 Pb、Sn、As和S、P等有害残渣，钢里的P易导致脆性断裂，而s易导致热脆，S，P有危害残渣超标准均易形成疲惫源；

　　(2)有机化学渗层太厚、浓度值太大、渗层过多、硬底化层过浅、过渡区强度劣等都可以造成原材料疲劳极限大幅度减少；

　　(3)当模面生产加工不光滑、精密度低、光滑度差，及其刀纹，印字、刮痕、磕伤、浸蚀表面等都易导致应力造成疲劳断裂。

　　防范措施：

　　(1)严苛选料，保证材料，操纵Pb、As、Sn等低熔点残渣与S、P非金属材料残渣成分不超标准；

　　(2)建成投产时进行材料查验，不过关原料不建成投产；

　　(3)采用具备纯洁性高、残渣少、成分匀称、晶体细．渗碳体小、等向性能好，疲劳极限高等特点的电渣重熔精炼铁，对模具型面表层喷丸强化和表面化学渗层改性材料加强解决，使金属材料表面为预压处理地应力，相抵模具服现役过程中产生的拉伸应力，提升模具型面疲劳极限；

　　(4)提升模具型面尺寸精度和光滑度；

　　(5)改进有机化学渗层和固化层组织性能；

　　（6）选用微机控制有机化学渗层薄厚、浓度和硬底化层厚度。

　　10、应力腐蚀裂痕

　　该裂缝常产生在使用中。金属材料模具因化学变化或电化学腐蚀全过程，造成由表至内组织构造毁坏腐蚀性而出现干裂，这便是应力腐蚀裂痕。模具钢因热处理工艺后组织不一样，抗蚀性能也不尽相同。最耐腐蚀组织为马氏体(A)，容易浸蚀组织为屈氏体(T)，分别为金相组织(F)奥氏体(M)铁素体(P)屈氏体(S)。因而，模具钢热处理不适合获得T组织。淬硬钢虽经回火，但是因为回火不全面，热处理热应力多多少少仍然存在，模具服现役在外力的作用下还会形成新的地应力，凡有地应力存在金属材料模具中便会有应力腐蚀裂痕产生。

　　防范措施：

　　(1)模具钢淬火后该立即回火，充足回火，数次回火，以消除热处理热应力；

　　(2)模具钢淬火后一般不能在350-400℃回火，因T组织常在这里环境温度发生，产生有T组织模具应处理完毕，模具应做防锈，提升抗蚀性能；

　　(3)热作模具服现役时进行超低温加热，冷工模具服现役一个阶段后进行一次超低温回火时效处理，不但可防止和防止应力腐蚀裂痕产生，还可以大大提高模具使用期限，一举两得，有明显技术性经济收益。

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