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　　怪不得你的模具裂，熱處理工藝后10種淬火裂紋

　　文/鳳巢

　　模具鋼熱處理中，淬火是一種常見的工藝流程。但是，因各種原因，偶爾在所難免造成淬火裂紋，導致功虧一簣。剖析裂紋形成原因，從而采取相應防范措施，具有顯著的專業技術經濟收益。普遍淬火裂紋有如下10種類型。

　　1、豎向裂紋

　　裂紋呈徑向，樣子細而長。當模具徹底淬透即無意淬火時，芯部轉變成汽化熱最大的一個淬火奧氏體，造成徑向拉應力，模具鋼的含碳量愈高，所產生的徑向拉應力越大，當拉應力超過該鋼屈服極限時造成豎向裂紋產生。下列要素又加重了豎向裂紋的形成：

　　(1)鋼里面含有比較多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有危害殘渣，鑄鋼件冷軋時沿軋制方向呈豎向比較嚴重縮松遍布，易產生應力集中化產生豎向淬火裂紋或原料冷軋后空氣冷卻所形成的豎向裂紋精金礦掉保存在商品中造成最后淬火裂紋擴張產生豎向裂紋；

　　(2)模具規格在鋼的淬裂比較敏感規格范圍之內(碳合金鋼淬裂風險尺寸為8-15mm，中高合金鋼風險規格25-40mm)或者選擇的淬火冷卻介質大大的超出該鋼的臨界值淬火冷速時均易形成豎向裂紋。

　　防范措施：

　　(1)嚴苛材料入庫查驗，對有毒殘渣成分超標準建筑鋼材不建成投產；

　　(2)盡量選擇真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔模具建筑鋼材；

　　(3)改善熱處理方法，選用真空泵生產加工熱、維護氛圍加熱和充足脫氨滲碳爐加溫及分析淬火、等溫過程淬火；

　　(4)變無意淬火為用心淬火且不徹底淬透，得到強韌性強的下貝氏體組織等舉措，大幅度減少拉應力，能有效防止模具豎向干裂和淬火崎變。

　　2、橫著裂紋

　　裂紋特征就是垂直在徑向。未淬透模具，在淬硬層區與未淬硬層區銜接一部分存有大一點的拉應力最高值，大中型模具快速降溫最易產生大一點的拉應力最高值，因所形成的徑向應力超過徑向應力，造成產生橫著裂紋。煅造模塊中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有危害雜質橫著縮松或控制模塊存有橫著顯微鏡裂紋，淬火后復拓展產生橫著裂紋。

　　防范措施：

　　(1)控制模塊應有效煅造，原料長短與孔徑比例即鍛造比最好是選擇在2-3中間，煅造中間雙十字彎曲向煅造，經五鐓五拔多火煅造，使鋼中滲碳體和殘渣呈細、小、勻分布在鋼基材，煅造結締組織緊緊圍繞凹模無定項遍布，大大提高控制模塊橫著物理性能，降低和消除應力源；

　　(2)挑選最理想的冷速和冷卻介質：在鋼的Ms點之上空氣冷卻，超過該鋼臨界值淬火冷速，鋼中過冷奧氏體所產生的應力為熱應力，表面為壓應力，里層為張應力，彼此相抵，有效預防熱應力裂紋產生，在鋼的Ms-Mf中間緩冷，大幅度減少產生淬火奧氏體后的機構應力。當鋼中熱應力與相對應應力總數大于零(張應力)時，則易淬裂，為負時，則不容易淬裂。靈活運用熱應力，減少改變應力，操縱應力總數為負，能有效防止橫著淬火裂紋產生。CL-1有機化學淬火物質是較理想淬火劑，同時還可以減少和防止淬火模具崎變，還可以操縱硬底化層有效遍布。調整CL-1淬火劑不一樣濃度配比，可獲得不一樣冷速，得到需要硬底化層遍布，滿足不同模具鋼要求。

　　3、弧狀裂紋

　　常出現于模具邊角、凸模、刀紋、斜角、斜角、空缺、主骨、型腔布線毛邊等樣子基因突變處。主要是因為，淬火時邊角處所產生的應力是光滑表層均值應力的10倍。

　　(1)鋼中含碳量(C)量與合金成分成分愈高，鋼Ms點愈低，Ms點減少2℃，則淬裂紋趨向提升1.2倍，Ms點減少8℃，淬裂趨向則提升8倍；

　　(2)鋼中不一樣機構變化和同樣機構變化不雙向性，考慮到不一樣機構汽化熱差，造成巨大機構應力，造成機構交匯處產生弧狀裂紋；

　　(3)淬火后未能及時回火，或回火不全面，鋼中殘余奧氏體未充足變化，保留在使用情況中，促進應力再次遍布，或模具服現役時殘余奧氏體產生馬氏體相變形成新的內應力，當綜合性應力超過該鋼屈服極限時就產生弧狀裂紋；

　　(4)具備第二類回火延性鋼，淬火后持續高溫回火緩冷，造成鋼中P、S等有害殘渣化學物質沿位錯進行析出，大幅度降低位錯結合性和強韌性，提升延性，服現役在外力的作用下產生弧狀裂紋。

　　防范措施：

　　(1)改善設計方案，盡量讓樣子對稱性，降低樣子基因突變，提升工藝孔與構造柱，也可采用組成安裝；

　　(2)圓弧代斜角及尖角銳邊，圍繞孔代埋孔，增強尺寸精度和表面光滑度，降低應力集中化源，針對避免不了斜角、斜角銳邊、埋孔等地方一般強度要求較低，可以用細鐵絲、石棉布、耐火泥等方面進行捆扎或封堵，人為因素導致制冷天然屏障，使其遲緩制冷淬火，防止應力集中化，避免淬火時弧狀裂紋產生；

　　(3)淬火鋼需及時回火，清除一部分淬火內應力，避免淬火應力拓展；

　　(4)長時間回火，提升模具抗沖擊韌性值：

　　(5)充足回火，獲得平穩機構特性；

　　(6)數次回火使殘余奧氏體變化充足和消除一個新的應力；

　　(7)有效回火，提升鑄鐵件疲憊抵抗力和整體機械設備物理性能；

　　(8)對有第二類回火延性模具鋼持續高溫回火后該空氣冷卻(水冷散熱或油冷)，可清除二類回火延性，避免和防止淬火時弧狀裂紋樣子。

　　4、脫離裂紋

　　模具服現役在應力影響下，淬火硬底化層一塊塊從鋼基材中脫離。因模具表面組織與芯部機構汽化熱不一樣，淬火時表面產生徑向、徑向淬火應力，軸向造成拉應力，同時向內部結構基因突變，在應力大幅度轉變范疇窄小處造成脫離裂紋，常發生在經表面化學熱處理模具制冷環節中，因表面化學改性與鋼基體相變不雙向性造成內表層淬火奧氏體澎漲不同步進行，造成大一點的改變應力，造成氧化處理滲層從基材體系中脫離。如火苗表層淬硬層、高頻率表層淬硬層、滲碳層、碳氮共滲層、高頻淬火層、滲硼層、滲金屬材料層等。有機化學滲層淬火后不適合迅速回火，特別是300℃以內超低溫回火迅速加溫，會使表面產生拉應力，而鋼基材芯部及過渡層產生縮小應力，當拉應力超過縮小應力時，造成有機化學滲層被開裂脫離。

　　防范措施：

　　(1)應以模具鋼有機化學滲層濃度值與強度由表至內輕緩減少，加強滲層與基材結合性，滲之后進行擴散處理可以使有機化學滲層與基材銜接勻稱；

　　(2)模具鋼氧化處理前進行擴散退火、去應力退火、調質熱處理，完全優化初始機構，可以有效防止和防止脫離裂紋造成，保證產品品質。

　　5、網狀結構裂紋

　　裂紋深層偏淺，一般深約0.01～1.5mm，呈放射狀，別稱開裂。緣故主要包括：

　　(1)原料有比較深脫碳層，制冷削生產加工未清除，或制成品模具在氧化氣氛爐中加溫導致空氣氧化滲碳；

　　(2)模具滲碳表面金屬材料組織和鋼基材奧氏體含碳不一樣，汽化熱不一樣，鋼滲碳表面淬火后產生大一點的拉應力，因而，表面金屬材料通常沿位錯被開裂成網狀結構；

　　(3)原料是粗晶體鋼，初始機構粗壯，出現大小塊金相組織，基本淬火沒法清除，保留在淬火體系中，或溫度控制禁止，儀表盤失效，出現機構超溫，乃至粗晶，晶體鈍化處理，失掉位錯結合性，模具淬火制冷時鋼的滲碳體沿馬氏體位錯進行析出，位錯抗壓強度大幅度降低，延展性差，延性大，在拉應力功效下邊緣位錯呈網狀破裂。

　　防范措施：

　　(1)嚴格要求原料成分、合金成分和無損探傷查驗，不過關原材料和粗晶體鋼不能作模具原材料；

　　(2)采用細晶體鋼、真空電爐鋼，建成投產前復診原料脫碳層深層，冷鉆削加工的剩余量務必超過脫碳層深層；

　　(3)制定優秀有效熱處理方法，使用微型機溫度控制儀表盤，精度做到±1.5℃，按時現場校驗儀表；

　　(4)模具商品最后解決采用真空電爐、維護氣氛爐和經充足脫氨滲碳爐加溫模具商品等舉措，有效預防和防止網狀結構裂紋產生。

　　6、冷暴力裂紋

　　模具鋼多無新增、高碳鋼碳素鋼，淬火后也有部分過冷奧氏體未轉化成奧氏體，保留在使用情況中變成殘余奧氏體，危害性能指標。若放置零度以下持續制冷，能促進殘余奧氏體產生馬氏體轉變，因而，冷暴力的本質是淬火再次。常溫下淬火應力和零度下淬火應力累加，當累加應力超出該材料屈服極限時就產生冷暴力裂紋。請關注熱處理工藝生態鏈！

　　防范措施：

　　(1)淬火后冷暴力以前將模具放置開水中煮30-60min，可清除15％-25％淬火內應力從而使殘余奧氏體防老化，然后再進行-60℃基本冷暴力，或者進行-120℃深冷處理，氣溫愈低，殘余奧氏體轉化成奧氏體量越多，但是不很有可能所有變化完，實驗表明，大約是2％-5％殘余奧氏體保存下來，按必須保存少許殘余奧氏體可松弛應力，起調節作用，因殘余奧氏體又嫩又韌，能一部分消化吸收奧氏體化大幅度澎漲動能，緩解改變應力；

　　(2)冷處理完畢后取下模具資金投入熱水中提溫，可清除40％-60％冷暴力應力，提溫至室內溫度后該立即回火，冷暴力應力進一步清除，防止冷暴力裂紋產生，得到可靠性機構特性，保證模具商品儲放與使用當中產生崎變。

　　7、切削裂紋

　　常出現于模具制成品淬火、回火后切削冷加工中，大部分所形成的細小裂紋與切削方位豎直，深約0.05-1.0mm。

　　(1)原料預疏忽大意，尚未充足清除原料小塊、網狀結構、帶條狀滲碳體和發生嚴重滲碳；

　　(2)最后淬火加溫溫度太高，產生超溫，晶粒粗大，形成比較多殘余奧氏體；

　　(3)在切削后發生應力引起改變，使殘余奧氏體轉變成奧氏體，機構應力大，再加上因回火不全面，留出比較多殘留拉應力，與切削機構應力累加，或因為切削速率、走刀量多及制冷不合理，造成金屬材料表面切削熱驟然提溫至淬火加熱溫度，隨著磨削液制冷，導致切削表面二次淬火，多種多樣應力綜合性，超出該材料屈服極限，便導致表面金屬材料切削裂紋。

　　防范措施：

　　(1)對原料開展改鍛，數次雙十字彎曲向鐓拔煅造，經四鐓四拔，使煅造結締組織緊緊圍繞凹模或中心線呈波浪狀對稱結構，并通過最終一火持續高溫余熱回收開展淬火，然后持續高溫回火，能更好地清除小塊、網狀結構、線形和環狀滲碳體，使馬氏體優化至2-3級；

　　(2)制定前沿的熱處理方法，操縱最后淬火殘余奧氏體成分不超標準；

　　(3)淬火后及時回火，清除淬火應力；

　　(4)適當調整切削速率、切削量、切削冷速，可以有效防止和避免出現切削裂紋產生。

　　8、線割裂紋

　　該裂紋出現在了通過淬火、回火的組件在線切割環節中，此過程影響了金屬材料表面、內層和芯部應力場分布情況，淬火殘留內應力不平衡變型，某一地區發生大一點的拉應力，此拉應力超過該模具原材料屈服極限時造成爆裂，裂紋是弧尾狀雄渾霉變層裂紋。實驗表明，線割流程是部分持續高溫充放電和快速制冷全過程，使金屬材料表面產生樹技鑄態組織凝結層，造成600-900MPa拉應力和厚約0.03mm高應力二次淬火白凈層。

　　裂紋形成原因：

　　(1)原料存在重大的滲碳體縮松；

　　(2)儀表盤失效，淬火加溫溫度太高，晶粒粗大，減少原材料強韌性，提升延性；

　　(3)淬火產品工件未能及時回火和回火不全面，存有過大殘留內應力和線割環節中產生的內應力累加造成線割裂紋。

　　防范措施：

　　(1)嚴苛材料入庫前檢查，保證原料機構成份達標，對未達標原料務必改善鍛，摧毀滲碳體，使成分、合金成分等做到技術標準后才可建成投產、控制模塊熱處理工藝前生產加工制成品需留夠一定磨量后淬火、回火、線割；

　　(2)摻燒前校檢儀表盤，使用微型機溫度控制，溫度控制精密度±1.5℃，真空燒結爐、維護氣氛爐加溫，堅決杜絕超溫和空氣氧化滲碳；

　　(3)選用等級分類淬火、等溫過程淬火和淬火后立即回火，數次回火，充足清除內應力，為線割發揮特長；

　　(4)制定科學規范線割加工工藝。

　　9、疲憊裂紋

　　模具服現役在交替變化應力反復作用下所形成的顯微鏡疲憊裂紋遲緩拓展，造成忽然疲勞斷裂。

　　(1)原料存有砂面、自點、孔隙度、松散、非金屬夾雜、滲碳體比較嚴重縮松、帶條狀組織、小塊分散金相組織冶金工業組織缺點，破壞基材組織持續性，產生不勻應力。鑄鋼件中112未清除，造成冷軋時產生小白點。鋼上存在Bi、 Pb、Sn、As和S、P等有害殘渣，鋼里的P易導致脆性斷裂，而s易導致熱脆，S，P有危害殘渣超標準均易形成疲憊源；

　　(2)有機化學滲層太厚、濃度值太大、滲層過多、硬底化層過淺、過渡區強度劣等都可以造成原材料疲勞極限大幅度減少；

　　(3)當模面生產加工不光滑、精密度低、光滑度差，及其刀紋，印字、刮痕、磕傷、浸蝕表面等都易導致應力造成疲勞斷裂。

　　防范措施：

　　(1)嚴苛選料，保證材料，操縱Pb、As、Sn等低熔點殘渣與S、P非金屬材料殘渣成分不超標準；

　　(2)建成投產時進行材料查驗，不過關原料不建成投產；

　　(3)采用具備純潔性高、殘渣少、成分勻稱、晶體細．滲碳體小、等向性能好，疲勞極限高等特點的電渣重熔精煉鐵，對模具型面表層噴丸強化和表面化學滲層改性材料加強解決，使金屬材料表面為預壓處理地應力，相抵模具服現役過程中產生的拉伸應力，提升模具型面疲勞極限；

　　(4)提升模具型面尺寸精度和光滑度；

　　(5)改進有機化學滲層和固化層組織性能；

　　（6）選用微機控制有機化學滲層薄厚、濃度和硬底化層厚度。

　　10、應力腐蝕裂痕

　　該裂縫常產生在使用中。金屬材料模具因化學變化或電化學腐蝕全過程，造成由表至內組織構造毀壞腐蝕性而出現干裂，這便是應力腐蝕裂痕。模具鋼因熱處理工藝后組織不一樣，抗蝕性能也不盡相同。最耐腐蝕組織為馬氏體(A)，容易浸蝕組織為屈氏體(T)，分別為金相組織(F)奧氏體(M)鐵素體(P)屈氏體(S)。因而，模具鋼熱處理不適合獲得T組織。淬硬鋼雖經回火，但是因為回火不全面，熱處理熱應力多多少少仍然存在，模具服現役在外力的作用下還會形成新的地應力，凡有地應力存在金屬材料模具中便會有應力腐蝕裂痕產生。

　　防范措施：

　　(1)模具鋼淬火后該立即回火，充足回火，數次回火，以消除熱處理熱應力；

　　(2)模具鋼淬火后一般不能在350-400℃回火，因T組織常在這里環境溫度發生，產生有T組織模具應處理完畢，模具應做防銹，提升抗蝕性能；

　　(3)熱作模具服現役時進行超低溫加熱，冷工模具服現役一個階段后進行一次超低溫回火時效處理，不但可防止和防止應力腐蝕裂痕產生，還可以大大提高模具使用期限，一舉兩得，有明顯技術性經濟收益。

　　小編：