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超低温深冷处理-模具钢淬火十种裂纹剖析与措施

来源：鑫锋立      发布日期：2019-04-20

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超低温深冷处理-模具钢淬火十种裂纹剖析与措施 

　　

鑫锋立（北京）科技有限公司是国内专业研发超低温深冷设备以及各种液氮深冷处理设备的国内品牌，首要出产：液氮深冷箱、液氮低温安装设备、液氮深冷处理设备、液氮高低温试验箱，液氮模具深冷处理，液氮超低温处理工艺，液氮超低温处理技术、液氮超低温深加工设备，具有多年的液氮低温设备及液氮速冻食物机械设备的相关产品与效力的出售和经历。
超低温深冷处理-模具钢淬火十种裂纹剖析与措施

1、纵向裂纹 

　　裂纹呈轴向，形状细而长。当模具彻底淬透即无心淬火时，心部改变为比容最大的淬火马氏体,发作切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，发作的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹构成。以下因素又加剧了纵向裂纹的发作： (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峻偏析散布，易发作应力集中构成纵向淬火裂纹，或原资料轧制后快冷构成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致终究淬火裂纹扩展构成纵向裂纹； (2)模具尺度在钢的淬裂敏感尺度范围内(碳工具钢淬裂危险尺度为8-15mm，中低合金钢危险尺度为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超越该钢的临界淬火冷却速度时均易构成纵向裂纹。超低温深冷处理 

　　预防措施： (1)严格原资料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产； (2)尽量选用真空冶炼，炉外精粹或电渣重熔模具钢材； (3)改善热处理工艺，选用真空加热、维护气氛加热和充沛脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火； (4)变无心淬火为有心淬火即不彻底淬透，获得强耐性高的下贝氏体安排等措施，大幅度下降拉应力，能有用防止模具纵向开裂和淬火畸变。超低温深冷处理 

2、横向裂纹 

　　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构成大的拉应力峰值，因构成的轴向应力大于切向应力，导致发作横向裂纹。铸造模块中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，淬火后经扩展构成横向裂纹。超低温深冷处理 

　　预防措施： (1)模块应合理铸造，原资料长度与直径之比即铸造比最好选在2—3之间，铸造选用双十字形变向铸造，经五镦五拔多火铸造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀散布于钢基体，铸造纤维安排环绕型腔无定向散布，大幅度进步模块横向力学性能，减少和消除应力源； (2)选择抱负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，钢中过冷奥氏体发作的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，彼此抵消，有用防止热应力裂纹构成，在钢的Ms—Mf之间缓冷，大幅度下降构成淬火马氏体时的安排应力。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。充沛利用热应力，下降相变应力，操控应力总和为负，能有用防止横向淬火裂纹发作。CL-1有机淬火介质是较抱负淬火剂，一起可减少和防止淬火模具畸变，还可操控硬化层合理散布。调正CL-1 淬火剂不同浓度配比，可得到不同冷却速度，获得所需硬化层散布，满足不同模具钢需求。超低温深冷处理 

3、弧状裂纹 

　　常发作在模具棱角角、缺口、孔穴、 凹模接线飞边等形状骤变处。这是由于，淬火时棱角处发作的应力是平滑外表平均应力的10倍。别的， (1)钢中含碳(C)量和合金元素含量愈高，钢Ms点愈低，Ms点下降2℃，则淬裂倾向添加1．2倍，Ms点下降8℃，淬裂倾向则添加8倍； (2)钢中不同安排改变和相同安排改变不一起性，由于不同安排比容差，构成巨大安排应力，导致安排交界处构成弧状裂纹； (3)淬火后未及时回火，或回火不充沛，钢中剩余奥氏体未充沛改变，保留在运用状况中，促进应力从头散布，或模具执役时剩余奥氏体发作马氏体相变发作新的内应力，当归纳应力大于该钢强度极限时便构成弧状裂纹； (4)具有第二类回火脆性钢，淬火后高温回火缓冷，导致钢中P，s等有害杂质化合物沿晶界分出，大大下降晶界结合力和强耐性，添加脆性，执役时在外力作用下构成弧状裂纹。超低温深冷处理 

　　预防措施： (1)改善设计，尽量使形状对称，减少形状骤变，添加工艺孔与加强筋， 或选用组合安装； (2)圆角代直角及尖角锐边，贯穿孔代盲孔，进步加工精度和外表光洁度，减少应力集中源，关于无法防止直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高，可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞，人为构成冷却屏障，使之缓慢冷却淬火，防止应力集中，防止淬火时弧状裂纹构成；(3)淬火钢应及时回火，消除部分淬火内应力，防止淬火应力扩展； (4)较长时刻回火，进步模具抗断裂耐性值； (5)充沛回火，得到稳定安排性能；屡次回火使剩余奥氏体改变充沛和消除新的应力； (7)合理回火，进步钢件疲劳抗力和归纳机械力学性能； 关于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷)，可消除二类回火脆性，防止和防止淬火时弧状裂纹构成。超低温深冷处理 

4、剥离裂纹 

　　模具执役时在应力作用下，淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。因模具表层安排和心部安排比容不同，淬火时表层构成轴向、切向淬火应力，径向发作拉应力，并向内部骤变，在应力急剧改变范围较窄处发作剥离裂纹，常发作于经表层化学热处理模具冷却过程中，因表层化学改性与钢基体相变不一起性引起内外层淬火马氏体膨胀不一起进行，发作大的相变应力，导致化学处理渗层从基体安排中剥离。如火焰外表淬硬层、高频外表淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。化学渗层淬火后不宜快速回火，尤其是300~C以下低温回火快速加热，会促进表层构成拉应力，而钢基体心部及过渡层构成紧缩应力，当拉应力大于紧缩应力时，导致化学渗层被拉裂剥离。超低温深冷处理 
　　预防措施： (1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内陡峭下降，增强渗层与基体结合力，渗后进行分散处理能使化学渗层与基体过渡均匀；(2)模具钢化学处理之前进行分散退火、球化退火、调质处理，充沛细化原始安排，能有用防止和防止剥离裂纹发作，保证产品质量。超低温深冷处理 

5、网状裂纹 

　　裂纹深度较浅，一般深约0.01-1.5mm，呈辐射状，别名龟裂。原因主要有： (1)原资料有较深脱碳层，冷切削加工未去除，或制品模具在氧化气氛炉中加热构成氧化脱碳； (2)模具脱碳表层金属安排与钢基体马氏体含碳量不同，比容不同，钢脱碳表层淬火时发作大的拉应力，因而，表层金属往往沿晶界被拉裂成网状； (3)原资料是粗晶粒钢，原始安排粗大，存在大块状铁素体，常规淬火无法消除，保留在淬火安排中，或控温禁绝，仪表失灵，发作安排过热，甚至过烧，晶粒粗化，失掉晶界结合力，模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界分出，晶界强度大大下降，耐性差，脆性大，在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。超低温深冷处理 

　　预防措施： (1)严格原资料化学成分．金相安排和探伤检查，不合格原资料和粗晶粒钢不宜作模具资料； (2)选用细晶粒钢、真空电炉钢，投产前复查原资料脱碳层深度，冷切削加工余量有必要大于脱碳层深度； (3)制定先进合理热处理工艺，选用微机控温仪表，操控精度到达±1.5℃，守时现场校验仪表； (4)模具产品终究处理选用真空电炉、维护气氛炉和经充沛脱氧盐浴炉加热模具产品等措施，有用防止和防止网状裂纹构成。超低温深冷处理 

6、冷处理裂纹 

　　模具钢多为中，高碳合金钢，淬火后还有部分过冷奥氏体未改变成马氏体，保留在运用状况中成为剩余奥氏体，影响运用性能。若置于零度以下继续冷却，能促进剩余奥氏体发作马氏体改变，因而，冷处理的本质是淬火继续。室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加，当叠回应力超越该资料强度极限时便构成冷处理裂纹。超低温深冷处理 

　　预防措施： (1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30—60min，可消除15％-25％淬火内应力并使剩余奥氏体稳定化，再进行-60℃常规冷处理，或进行-120℃深冷处理，温度愈低，剩余奥氏体改变成马氏体量愈多，但不可能全部改变完，实验表明，约有2％-5％剩余奥氏体保留下来，按需求保留少数剩余奥氏体可松驰应力，起缓冲作用，因剩余奥氏体又软又韧，能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量，平缓相变应力； (2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温，可消除40％-60％冷处理应力，升温至室温后应及时回火，冷处理应力进一步消除，防止冷处理裂纹构成，获得稳定安排性能，保证模具产品存放和运用中不发作畸变。超低温深冷处理 

7、磨削裂纹 

　　常发作在模具制品淬火、回火后磨削冷加工过程中，多数构成的微细裂纹与磨削方向垂直，深约0.05—1.0mm。 (1)原资料预处理不妥，未能充沛消除原资料块状、网状、带状碳化物和发作严峻脱碳； (2)终究淬火加热温度过高，发作过热，晶粒粗大，生成较多剩余奥氏体； (3)在磨削时发作应力诱发相变，使剩余奥氏体改变为马氏体，安排应力大，加上因回火不充沛，留有较多剩余拉应力，与磨削安排应力叠加，或因磨削速度、进刀量大及冷却不妥，导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度，随之磨削液冷却，构成磨削表层二次淬火，多种应力归纳，超越该资料强度极限，便引起表层金属磨削裂纹。超低温深冷处理 
鑫锋立（北京）科技有限公司是国内专业研发超低温深冷设备以及各种液氮深冷处理设备的国内品牌，首要出产：液氮深冷箱、液氮低温安装设备、液氮深冷处理设备、液氮高低温试验箱，液氮模具深冷处理，液氮超低温处理工艺，液氮超低温处理技术、液氮超低温深加工设备，具有多年的液氮低温设备及液氮速冻食物机械设备的相关产品与效力的出售和经历。