H13钢模具表面裂纹原因分析.pdf
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1、失效分析August,2023RECHULIJISHUYUZHUANGBEI2023年8 月Vol.44,No.4第44卷第4期热处理技术与装备H13钢模具表面裂纹原因分析何荣福,杨雄强,何健楠,叶鹏(广东中南股份有限公司制造管理部,广东韶关512123)摘要:针对H13钢模具在生产加工过程中出现表面裂纹缺陷,对断裂试样进行了化学成分分析、金相组织观察、能谱分析等检测。试验结果表明,H13钢模具表面裂纹是由于淬火工艺不当产生的表面火裂纹。关键词:H13钢;表面裂纹;淬火裂纹中图分类号:TG162.4文献标识码:B文章编号:16 7 3-49 7 1(2 0 2 3)0 4-0 0 6 2-0
2、4Cause Analysis on Surface Crack of H13 Steel DieHE Rong-fu,YANG Xiong-qiang,HE Jian-nan,YE Peng(Manufacturing Management Department of Guangdong Zhongnan Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512123,China)Abstract:In view of the surface crack defects of H13 steel die in the production and processing,the frac
3、turesamples were analyzed by chemical composition,metallographic observation,energy spectrum analysis andother tests.The results showed that the the surface cracks of H13 steel die were caused by improper quench-ing process.Key words:H13 steel;surface crack;quenching crackH13热作模具钢是一种过共析钢,我国于2 0 世纪80
4、年代初引进的国外通用热作模具钢,国际标准化组织称为40 CrMoV5,对应国内牌号4Cr5MoSiV1,属于中碳中合金热作模具钢的铬系钢种,具有较高的淬硬性、强度、韧性以及抗热疲劳性能,是一种强韧兼备的热作模具钢,多用于热锻模、热挤压模和铝、锌、镁等有色金属的压铸模,以及较精密的塑料模具的制造。H13 钢有良好的冷热疲劳性,在工况温度6 0 0时代替3Cr2W8V钢,制造的模具寿命有显著提升,因此在应用过程中已大量替代3Cr2W8V钢。当H13钢工况温度升高到6 0 0 左右时,在较高的服役强度下仍然能保持高韧性;但当使用温度超过6 0 0 时,H13钢的热强性欠佳,因此不适合压铸高熔点合金
5、2 O某厂将直径55mm的H13圆棒加工成模具,加工工艺为:下料毛车调质(10 6 0 淬油+6 0 0 回火)一粗磨、细磨一成品。调质后在加工过程中发现H13钢模具表面存在裂纹,如图1所示。本文对H13钢模具的表面裂纹进行检测分析,找到模具表面产生裂纹的原因,并制定改进措施,为H13钢模具表面出现裂纹问题提供分析依据。图1H13钢模具表面裂纹Fig.1SSurfacecrackof H13steel die收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 2作者简介:何荣福(19 8 9 一),男,本科,工程师,主要从事金属材料性能检测、失效分析等方面的研究。联系电话:136 8 0 0 8 38 0
6、5;E-mail:a 312 9 7 b a o s t e e l.c o m63第4期何荣福等:H13钢模具表面裂纹原因分析1试验方法和结果1.1化学成分分析在H13钢模具表面裂纹位置取样进行化学成分分析,按照标准GB/T201232006钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)和GB/T201252006低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法对碳、硅、锰、磷、硫、铬等元素含量进行检测,结果见表1。由表1可知,H13钢模具的化学成分符合标准要求。1.2金相组织观察在H13钢模具裂纹处横剖,采用金相显微镜观察试样横截面金相组织,如图2 所示。试样边部存在一条
7、深1.9 mm的裂纹,见图2(a);裂纹内存在氧化铁,未见异常夹杂物及氧化质点,见图2(b);裂纹端部与表面约呈45角,然后垂直表面向里延伸,裂纹末端呈锯齿状,见图2(c)、2(d)。腐蚀后,裂纹两侧未见脱碳现象,组织为回火索氏体,晶粒尺寸较粗大,达2 0 m,如图3所示。表1化化学成分(质量分数,%)Table1Chemical composition(mass fraction,%)元素CSiMnMoPSCrV技术要求0.320.45 0.801.200.200.501.10 1.750.030.034.755.500.801.20检测值0.380.990.411.330.0130.002
8、5.190.87(a)(b)200mEHT-20.00kVSignalA-NTS BSD500umWD=8.0mmMa=30 x(d)20umEHT=20.00kVSigmalA=NTS BSD50umWD=8.0mmMag=600(a)裂纹整体形貌;(b)裂纹横截面形貌;(c)裂纹始端形貌;(d))裂纹末端形貌图2 裂纹横截面金相组织(a)overall crack morphology;(b)morphology of crack cross-section;(c)top morphology of crack;(d)end morphology of crackFig.2Microstr
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