模具钢平台淬火裂纹预防措施有哪些?

模具钢平台热处理工艺中,淬火是比较常见的工艺,但是因各种原因,有时候难免会出现淬火裂纹,导致功亏一篑。分析裂纹出现的原因,从而采取有效预防措施,具备明显的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下几种类型。
<strong>模具钢平台</strong>
1、纵向裂纹
模具钢平台产生原因:裂纹呈轴向,形状细而长。当模具淬透即无心淬火时,心部转变为比容的淬火马氏体,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大于该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
2.横向裂纹
产生原因: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。
模具钢平台预防措施:
(1)模块应合理锻造,原材料长度与直径之比即锻造比要选在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。
淬火温度加热过高、淬火冷却液使用不当、冷却速度过快或者不均或者冷却时间过长、钢的化学成分或者组织成分不均匀(如碳化物偏析)、热加工缺陷(内裂纹、白点、晶粒粗大、脱碳严重、材料原来内应力过大、钢内夹杂物过多、网状碳化物多)、几何形状复杂、截面变化急剧,而且无过渡区,表面有刀痕等。重新淬火时,未经退火或正火。
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