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模具失效分析1张志新材料108022本文以高速锻前胎模具为对象，研究其早期失效机制，在此基础上优化热处理工艺，提高模具使用寿命，取得了一定成效。012Al钢模具失效分析前胎模具的外形如图1所示，是轴承行业普遍应用的热挤压模，用012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)模具钢制作。012Al钢具有较高的高温强度和较优良的热疲劳性能［1］，其热处理工艺流程为:球化退火—淬火—3次回火，最终硬度要求为59～61HRC。1前胎模具材料及寿命•通常，热锻模的常见失效形式有:表面磨损，高温氧化，热疲劳裂纹。本公司的前胎模具的主要失效形式为型腔表面磨损。表面磨损是指坯料在模具型腔中塑性变形时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料之间产生剧烈的摩擦，从而导致模具磨损而失效。型腔磨损的结果是使成型的坯料实际尺寸偏离设计尺寸，因此磨损达一定程度后的模具因不能再使用而报废。对失效模具进行如下分析。2模具失效分析用直读光谱法对前胎模具材料成分进行分析，结果列于表1，模具成分与012Al钢的标准成分［1］相符合。1)材料成分•沿前胎模具横向切割试块，如图2箭头所示从里到外测定的硬度值依次为58HRC，57HRC，56HRC，54HRC，56HRC，56HRC，57HRC，没有达到技术要求值(59～61HRC)2）材料硬度•012Al钢热挤压模的常规退火工艺为860℃保温4～5h，缓冷至550℃空冷。其退火显微组织如图3所示。由图3可见，按上述工艺退火后012Al钢组织球化不够充分、不够均匀，这种不良的球化组织将会直接影响模具最终的淬火组织，从而影响模具的使用寿命3)退火组织失效的012Al钢模具的淬火回火工艺为:1100℃油淬，560℃回火2次，每次2h。其淬火回火显微组织如图4所示。由图4可见，失效模具的淬火回火组织为粗大回火马氏体和少量碳化物，导致材料脆性增大。这种组织的产生可能与模具的退火工艺不当有关。由此看来，前胎模具发生早期失效，寿命很低，是由于模具组织不良和型腔表面硬度偏低，模具耐磨性不好，引起型腔表面磨损过快所造成的。型腔表面硬度偏低可能与淬火工艺不当有关。4)淬火回火组织3改进途径•为了提高前胎模具的使用寿命，对其热处理工艺进行了改进。(1)在进行大量试验的基础上优化模具的球化退火工艺由图可知，与图3所示的退火组织相比，经改进后的工艺球化退火的模具，其退火组织均匀，球化效果大大改善，为获得均匀细小的淬火组织创造了条件。(2)对模具的淬火回火工艺进行调整淬火回火组织如图6所示为均匀细小的回火马氏体，与图4所示的组织相比，有了明显的改进。5结论•012Al钢热挤压模具早期失效是由于球化退火和淬火工艺不合理，导致模具显微组织不良、硬度偏低所致。按改进后的工艺退火和淬火后，该模具的显微组织明显改善，硬度也达到了技术要求，因此使用寿命有了大幅度提高。谢谢观赏MakePresentationmuchmorefun