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SKD11冷作模具裂纹原因分析

文章来源:未知         发布时间:2020-09-30 17:02

SKD11冷作模具裂纹原因分析
SKD11冷作模具热处理后经磨削加工入库放置时检查一侧表面发现裂纹。通过直读光谱仪、硬度计、金相显微镜、电子探针
分别对模具化学成分、硬度、夹杂物以及金相组织进行检测分析。结果表明:原始显微组织不均匀、条带状成分偏析严重,晶粒粗
大、晶界宽化的过热倾向以及残留奥氏体多回火不足等因素,造成马氏体转变时淬火残余应力过大,在淬火过程中及后续的模具放
置应力释放过程中,内应力***终超过材料的强度***限,导致SKD11冷作模具表面裂纹的加速形成及纵深扩展。
 
SKD1 1(D2、Cr12Mol V1、Cr12MoV、Cr12)是较为常用的高碳高铬冷作模具钢,Cr12钢含c量高,合金元素主要为cr,淬透性高、但脆性大、韧性较差,主要
用于不承受冲击的模具和加工硬度不大的刃具。SKD1 1(D2、Cr12MolV1以及Cr12MoV)是在Cr12钢基础上改良而成,降低了含C量,加入了稳定性细化
晶粒的合金元素Mo、V,其中Mo、V含量稍低的为Cr12MoV模具钢。SKD1 1与D2、Cr12MolV等各元素含量基本接近,只是采用标准不同,牌号叫法不
一[1-2], 由于Mo、V合金元素含量更高,淬透性、强韧性优良、稳定性好以及变形小等优点,其应用更为普遍,受到市场上青睐。SKD11、D2、Cr12MoV等Cr12
型钢均属高碳高合金钢,铸态下共晶碳化物呈网状分布,需经反复镦拔加以改善,共晶碳化物的数量、形状大小和分布情况均直接影响钢的脆性和耐磨
性。严重的带状和网状碳化物偏析和大块状(多角形)碳化物密集,都将使模具造成局部过热和大的变形,而且在淬火或后续处理等使用过程中容易引起
开裂和崩裂 。碳化物级别和马氏体级别综合性能评价,一般不大于3级较佳,4~5级较差,其合格级别范围可根据产品技术条件确定 J。
某企业SKD1 1冷作模具线割、磨削加工后入库检验时发现裂纹异常,影响生产,为了找到裂纹原因,本文采用直读光谱、硬度计、金相显微镜、电子探
针等测试方法对其成分、硬度、显微组织及裂纹形貌进行了观察分析,力图找出原因,为实际生产提供改进措施。
 
裂纹形成原因分析
1、通过显微组织的整体观察分析,共晶碳化物不均匀度网状评级为3~4级,属于一般正常,但机体组织形成了粗大的条带状碳化物空白地带,成分偏析严重,组织***不均匀,偏析区域热膨胀系数不一样,加热冷却体积胀大收缩不一致,在淬火过程中容易产生较大的组织拉应力,超过材料的强度***限时形成淬火裂纹起源;同时共晶合金碳化物扎堆聚集,合金成分的偏析会促进该区域的相变温度的变化,同等加热温度条件下,相变显得过低或过高,产生局部过热区域,淬火组织中局部残留奥氏体较多,易发生回火不足现象,淬火应力未能充分消除,同时过热区域晶粒长粗,晶界发生弱化变宽易形成微细裂纹,SKD11冷作模具沿着晶界多处形成了内生裂纹,淬火微细裂纹随着后续切割磨削表面加工应力叠加及释放进一步延滞扩展,从而导致模具入库检查时发现了表面深浅不一的裂纹。
2、其他原因
SKD11冷作模具化学成分C、Cr、Mo元素含量偏下限,形成的碳化物数量减少,同时合金元素偏低,也影响钢的淬透性,减弱二次硬化效果,降低模具的***限强度和使用寿命。
模具材质中夹杂物较多沿碳化物伴生分散分布,割裂组织的连续性,也易产生高温回火脆性,促进开裂倾向。
 
结论以及改进措施
1、热处理之前需进行原材料的抽检和质量控制,及时调整热处理工艺参数;必要时合理锻打进一步改善共晶碳化物的分布以及组织均匀性;严格控制切割磨削机加工工艺操作规范,冷却方法得当,减少裂纹进一步形成发生。
 
 
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