4Cr5MoWVSi钢的显微组织对力学性能及断口形貌的影响

一、前言 4Cr5MoWVSi钢(美国钢号H_(12),日本为SKD_(62))是常用的典型热模具钢,具有良好的室温和高温力学性能,广泛用于挤压模、压铸模或热锻模等。该钢的正常淬火组织为马氏体,调质处理后为回火马氏体或回火索氏体。但是,对于大型模具,由于淬火时冷却速度较低,表面为马氏体,心部或接近于心部有可能形成贝氏体或屈氏体的混和组织。有关混合组织对4Cr5MoWVSi钢性能的影响很少有详细报导。热模具的主要失效类型是开裂,其基本过程是:①裂纹的形成;②在交变应力下裂纹的扩展;③当裂纹扩展到临界尺寸时,模具开裂。上述三个阶段均与材料的性能(如     

5CrMnMo热锻模淬火工艺研究

采用化学成分分析及金相检验手段,对5CrMnMo热锻模具在淬火过程中出现的淬火开裂及淬火后延迟开裂等问题进行了研究.结果表明:淬火加热温度过高、加热时间过长,导致组织粗大;同时淬火冷却终冷温度过低以及未及时回火,导致过高的淬火应力,使锻模表面出现淬火开裂.建议改进热处理工艺,控制热处理过程以减小淬火应力.     

Cr12MoV环形模具热处理裂纹原因分析

Cr12MoV环形模具在回火出炉时,发现坯料存在周向裂纹.采用金相检查、化学成分分析、硬度检测等手段对模具开裂原因进行分析.结果表明:模具热处理裂纹属于淬火裂纹,产生的主要原因是坯料淬火过程中油淬时间过长,零件完全淬透,在较大的淬火应力作用下,造成开裂;其次,坯料外缘周向环槽尖角处R角较小,存在较大的应力集中,在一定程...     

汽车前轴用40Cr钢锻件开裂失效分析

利用化学成分、显微组织以及硬度分析等方法,对汽车前轴用40Cr钢锻件的开裂原因进行了分析。结果表明:裂纹位于锻件的R角处,为淬火裂纹;锻件R角处的元素偏析造成淬透性显著高于周围其它位置,锻造过程中产生了表面缺陷,使得淬火时马氏体相变产生的体积内应力超过了材料的强度,造成了淬火裂纹的产生;通过增大R角半径、控制原材料的成分偏析以及调整锻造工艺等措施,能够减小汽车前轴用40Cr钢锻件热处理后淬火开裂的风险。     

S136钢塑料模零件开裂失效分析

S136钢塑料模零件发生早期开裂,为此对失效零件的化学成分、裂纹断口形貌及显微组织进行检测和分析,推断其失效原因和过程。结果显示,在裂纹断口上镶嵌大量细小颗粒状碳化物,并存在沿晶开裂的二次裂纹,断口剖面的显微组织中密集分布颗粒状碳化物,基体组织中存在大量粗大网状碳化物及晶间裂纹。表明材料淬火后回火不充分,奥氏体化不完全,碳化物未能充分固溶到基体组织中,使材料基体强度不足,造成材料组织应力增大,使用过程中应力作用下,最终造成模具零件早期开裂。     

40CrMnMo钢钻杆料的裂纹缺陷分析

利用OM、SEM、EDS等技术手段对产生裂纹的40CrMnMo钻杆料进行失效原因分析。结果表明:钻杆料显微组织为回火索氏体,晶粒细小均匀,夹杂物为D0.5级,组织未见异常;裂纹形成于淬火过程中,热应力和组织应力致使40CrMnMo钻杆料淬火开裂,开裂位置可见明显氧化,未见脱碳,裂纹扩展中产生二次裂纹;同时,高温回火后裂纹继续扩展,尖端持续氧化。基于失效分析,通过适当降低淬火加热温度和稳定淬火油的性能,可以避免开裂。     

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 文章以5CrNiMo钢小型热锻模的开裂为例，具体分析了其化学成分、洛氏硬度、冶金质量、断口形态和显微组织等，特别针对调质后的显微组织对性能的影响进行了相关分析和讨论。最终认为：由于在调质过程中淬火冷却速度较慢，模具未完全淬成马氏体，心部存在一定量的中温转变组织，它导致了模具强度和热稳定性的下降，该模具在刚上模热锻时就发生开裂，这与热处理的目标组织存在差异有密切关系。     

2Cr13钢异形模锻件淬火裂纹分析及热处理工艺优化

为解决一种2Cr13钢异形模锻件淬火回火后批次性表面开裂的问题,从复查工艺过程入手,通过计算机模拟工件淬火过程中表面应力状态变化,观察开裂工件显微组织及裂纹形貌,分析工件淬火开裂原因,并通过热处理试验验证了淬火制度对工件表层组织以及力学性能的影响。结果表明,2Cr13钢异形模锻件淬火后出现表面裂纹与锻件形状、淬火加热方式以及淬火温度有关,可通过增加锻件过渡区余量、采用到温入炉以及较低的淬火加热温度的方式降低淬火开裂风险。采用1000 ℃淬火,到温入炉作为产品优化后的热处理制度。     

NOS525钢热锻模具早期开裂失效分析

采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪,对NOS525钢热锻模具早期开裂失效件的化学成分含量、断口特征形貌及金相组织进行检测和分析。结果显示,显微组织中的马氏体针尤为细长,该组织属于晶粒粗大的过热组织,主要原因为:模具在热处理过程中高温区加热时间过长,造成组织晶粒的急剧长大,且随着基体组织中碳含量的增加,马氏体形态由条状转变为针状,材料强度降低且脆性增大。由扫描电镜检测得知,模具开裂断面呈准解理断口及出现条状撕裂棱,表明组织中存在低硬度的软点区,断口表面的撕裂棱特征形貌属于淬火后未转变的残余奥氏体组织。残余奥氏体在应力作用下易发生马氏体相变,从而增加组织应力,进一步加大了材料开裂风险,降低模具的使用性能。同时,热锻模具在使用过程中,工作面存在冷却不及时或冷却不彻底的现象,使得模腔凹槽部位产生明显的热疲劳裂纹。     

3Cr2W8V钢制尖嘴钳热锻模热处理工艺改进

某厂3Cr2W8V钢制热锻尖嘴钳热锻模的失效形式为早期开裂，模腔变形塌陷。根据金相显微分析模具热处理前后的显微组织特征，改进了锻后淬火热处理工艺，从而控制和保证模具达到一定的淬硬层深度，使模具寿命显著提高。     

火车轮轧制用主轧辊环状裂纹原因分析

主轧辊热处理后在精加工过程中发现内孔台阶处有环状裂纹。通过宏观分析、化学成分检测、力学性能试验、显微组织分析、扫描电镜断口分析等手段,对主轧辊开裂原因进行了分析。结果表明,主轧辊开裂是由于锻造局部控制不当造成晶界弱化,随后在热处理淬火时扩展产生周向环状开裂,属典型高温热裂纹。     

3Cr2W8V钢热作模具早期开裂原因及对策

分析了3Cr2W8V钢制P-Cu合金焊料热挤压模、呆扳手热锻模和电力扣件热锻模淬火时或使用中多次发生早期开裂的原因。针对错综复杂的失效现象，利用扫描电镜等设备分析了断口的宏观和微观形貌、碳化物分布等显微组织特征。从模具生产过程研究表明，几种模具开裂原因并不相同，逐一采取了相应对策，取得良好效果。     

S136钢塑胶外壳模具使用开裂失效分析

S136钢塑胶外壳模具在使用过程中发生早期开裂,为了查找模具开裂失效的原因,采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪,对模具失效件的化学成分、断口形貌及显微组织进行检测和分析。检测结果表明,模具开裂的主要原因是由于模具工作面直角台阶处无R角,在使用过程中模具承受冲击载荷,造成直角台阶处应力集中开裂。模具材料的基体组织中带状碳化物严重,降低了模具材料的横向抗拉强度。同时,带状碳化物条间应力分布不均匀,以及粗针状回火马氏体的影响,使得显微组织产生了沿晶开裂的内裂纹,材料强度大幅度降低。在查找到模具开裂失效的原因后,对存在的问题进行优化和改进。改进后的模具使用寿命得到大幅度提升,有效增加了企业经济效益。     

5CrMnMo钢大型热锻模淬火开裂失效分析

对淬火开裂的5CrMnMo钢大型热锻模进行了金相组织、硬度及断口分析。结果表明，淬火加热温度过高，加热时间过长，导致组织粗大；同时淬火冷却终冷温度过低以及未及时回火，导致过高的淬火应力，使锻模表面出现淬火开裂。建议改进热处理工艺以减小淬火应力。     

SKD11冷作模具裂纹原因分析

SKD11冷作模具热处理后经磨削加工入库放置时检查一侧表面发现裂纹。通过直读光谱仪、硬度计、金相显微镜、电子探针分别对模具化学成分、硬度、夹杂物以及金相组织进行检测分析。结果表明：原始显微组织不均匀、条带状成分偏析严重,晶粒粗大、晶界宽化的过热倾向以及残留奥氏体多回火不足等因素,造成马氏体转变时淬火残余应力过大,在淬火过程中及后续的模具放置应力释放过程中,内应力最终超过材料的强度极限,导致SKD11冷作模具表面裂纹的加速形成及纵深扩展。     

5CrMnMo钢制热锻模热处理工艺改进

5CrMnMo钢制热锻模的失效形式为早期开裂,模腔变形塌陷.在生产现场反复考察、分析和用金相显微镜分析模具热处理前后的显微组织特征后,通过改进锻后淬火强韧化热处理工艺,显著提高了模具的使用寿命,平均寿命达到20000件.     

4Cr5Mo2V钢曲轴热锻模具失效分析

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对失效曲轴热锻模具的心部、裂纹处及基体的夹杂物、强韧性和显微组织进行表征与分析,从而阐明模具开裂的原因。结果表明:该模具由4Cr5Mo2V钢制成,模具开裂主要是由组织不均匀和热疲劳引起的,心部组织在淬火时未完全淬透,导致心部存在贝氏体组织,从而产生较大的内应力,而热疲劳进一步加速裂纹拓展,最终导致模具过早失效。      

8620H钢齿轮表面裂纹分析

齿轮在渗碳淬火回火后发现沿齿轮圆周方向5个齿面出现较大裂纹。本文从化学成分、硬度、显微组织、非金属夹杂、微观形貌及裂纹断口形貌等多方面对开裂的齿轮进行全面分析。结果表明,齿轮的材质、硬度、显微组织、有效硬化层深度均符合技术要求,分析中发现原材料中局部存在大量的硫化物夹杂(Mn,Fe)S,在锻造过程中造成开裂。以后需加强原材料的检验力度,避免出现不必要的损失。     

汽车高强钢锻件淬火开裂分析与有限元模拟北大核心CSCD

某汽车高强钢锻件在生产中面临淬火开裂问题,急需从生产工艺上回溯开裂原因。对淬火后的某汽车高强钢锻件进行解剖,观察了裂纹形貌、金属流线、微观组织和元素分布,发现断裂处材料流动极不均匀,锻造变形时剧烈的滑移和剪切是导致开裂的主要原因。模拟了某SAE5137H汽车高强钢锻件在浓度为9%的PAG淬火液(聚烷撑乙二醇质量分数为9%的水性淬火介质)中淬火的过程,发现淬火开裂位置的最大等效应力远低于材料的抗拉强度,淬火应力较小。综合裂纹分析的试验结果和有限元分析结果可知,该锻件锻造过程中材料流动不均匀,局部产生剧烈滑移,使材料塑性下降,虽然在锻造后未直接开裂,但在淬火热应力的作用下因塑性不足而导致开裂。根据开裂原因,将位置A开裂处预锻模膛局部凹模圆角半径减小至R8 mm,并对锻件位置B处局部加热,锻件淬火开裂比例显著下降,解决了开裂问题。     

8407钢压铸模工作面麻点失效分析

8407钢压铸模具在使用过程中工作面出现麻点,对其进行抛光处理,而经抛光加工后再次使用,模具工作面仍出现麻点。采用金相显微镜及扫描电镜等仪器设备,对压铸模具失效件的化学成分、表面缺陷形貌特征及显微组织进行检测和分析。结果表明,模具工作面表面麻点处存在凹坑,凹坑周围及底部均存在不同程度的开裂,并在凹坑边缘形成斜坡状的压痕。模具工作面凹坑未发现氧化、腐蚀等化学反应,表明该凹坑由于挤压变形造成。压铸模工作面麻点产生的原因是抛光过程中加工强度过大,模具工作面表层已经形成高温快冷的白亮色淬火组织,淬火组织应力造成工作面的横向开裂,并形成局部纵向裂纹。在表面抛光热影响作用下,工作面次表层产生退火软化,因而形成变形的纤维状组织。模具在使用过程中,工作面表层纵向裂纹处被压塌形成凹坑,造成模具工作面宏观可见的表面麻点,导致锌合金压铸件产品表面凸起的外观缺陷。