模具失效案例分析

2011-10-21模具失效案例分析1Cr12型钢制冷作模具失效案例分析材料10801班陈磊2011-10-21模具失效案例分析2一．Cr12型钢的材料特性Cr12型钢作为高碳高铬钢,是冷作模具钢系、列中的主要钢种,多年来在制造业中得到广泛应用。Cr12型钢的化学成分(质量分数,%)特点是含有1.3~2.3C和11~13Cr。Cr12型钢所具有的硬度高、耐磨性高、热处理畸变小和承载力大的特点,使其能在相当大程度上满足冷作模具的服役要求,因而常常用来制作冷冲模、落料模、切边模、拉丝模、冷模、冷挤压模以及粉末冷压模等多种模具。2011-10-21模具失效案例分析3本文选取若干典型案例对Cr12型钢制冷作模具常见失效类型和失效原因进行分析研究。通过对失效模具的宏观检查、金相分析、断口分析以及共晶碳化物的评判等,分析和讨论模具失效的原因。二．案例选择2011-10-21模具失效案例分析4三．Cr12MoV钢制模板残件外观和断口宏观形貌图长度约占模板横向长度3/5的裂纹人字形开裂花纹残件外观断口宏观形貌2011-10-21模具失效案例分析5四．钢模板试样纵向(a)和横向(b)磨面的金相显微组织(a)钢中共晶碳化物呈轻度的带状偏析(b)共晶碳化物呈连续和半连续的扁平网状分布2011-10-21模具失效案例分析6显微组织分析上述共晶碳化物形状大多呈细长条状和小块状,块度差别不大。而碳化物棱角已有较好程度的圆钝化,说明其淬火加热较为充分。图2显示,材料的显微组织为隐针马氏体+较大量的残留奥氏体+呈带状(纵向)及连续和半连续的扁平网状偏析的条块状共晶碳化物以及沿晶析出的点粒二次碳化物。但同时从上述组织中也观察到,此Cr12钢制冷作模板存在回火不足现象。2011-10-21模具失效案例分析7五．补充回火试验为了确认材料回火不足的程度,特做补充回火试验。根据模板热处理方法提供的热处理工艺(模板经1040摄氏度加热淬火,510摄氏度回火3次,每次3h),确定在510摄氏度做补充回火试验。一个试样于510摄氏度补充回火3h,另一个试样不作补充回火，再在模板断口附近制取第三个试样,将此试样进行两次补充回火(均为510摄氏度、3h)。2011-10-21模具失效案例分析8六．试样未经补充回火(a)、经一次(b)和二次补充回火(c)的显微组织奥氏体量逐步减少,回火马氏体持续得到转变……。补充回火试验表明,模板材料确实存在比较严重的回火不足现象。2011-10-21模具失效案例分析9七．分析与讨论Cr12MoV钢制模板原始组织中存在明显的共晶碳化物连续和半连续网状偏析,以致材料内部存在相当程度的内应力,而碳化物对材料基体的割裂作用明显增强,从而使材料的强度有所降低,同时存在一定的脆性断裂敏感倾向。模板在热处理过程存在比较严重的回火不足现象,材料中的残留奥氏体量较多,以致磨削时易于诱发马氏体转变,组织应力增加,材料脆性断裂的倾向明显增大。2011-10-21模具失效案例分析10分析与讨论此模板磨削时进刀量过大,尤其是在模板的中部一时产生大量的、集中的磨削热使模板局部表面发生多次重复性的淬火现象,导致组织应力大为增加;加上磨削应力的叠加,进一步造成表面局部应力复杂化,引致磨削裂纹的产生。模板的断裂发生于模板的中间部位，有翘曲畸变,断口的中间部位出现人字形花纹,印证了模板中间部位在超载荷复杂应力作用下的断裂过程。2011-10-21模具失效案例分析11结束谢谢