【案例分析】Cr12MoV拉深模回火后发现裂纹，啥原因？ -钢铁知识-常州精密钢管博客网

模具在航空航天、汽车、自动化以及日常生活用品制造中占的比重越来越大。冷作模具钢用在金属或非金属材料的冲载、拉深、弯曲、冷镦、滚丝及压弯等工序。为满足工模具能满足冲击、磨损、弯曲、剪切等条件,材料需具备优良的强韧性。而Cr12MoV钢,属高铬微变形模具钢,具有很高的耐磨性、淬透性、热稳定性,经常用于制造高耐磨、微变形、高负荷服役条件下的冷作模具和工具,该钢虽然强度、硬度高,耐磨性好,但其韧性较差。某拉深模由Cr12MoV钢制造,其工艺流程是:锻造→下料→加工→淬火→回火→磨削。

某单位Cr12MoV拉深模,经过1030℃淬火+200℃回火,在回火后发现裂纹,失效的拉深模如图1a所示。从失效拉深模上取试块,可见断口条纹沿纵向分布呈放射状,属于脆性解理断裂,如图1b所示。

图1 失效拉深模宏观形态

一、试验方法

采用OBLF直读光谱仪对失效拉深模检测化学成分;用线切割机截取试样,并将试样研磨、抛光后,用4%硝酸酒精进行浸蚀;用DM2000X倒置金相显微镜检验试样金相;用数显洛氏硬度计检验硬度。

二、试验结果与分析

1、化学成分检测

用直读光谱仪检测失效拉深模及同批次板材原料化学成分,结果见表1。检测1为失效拉深模化学成分,检测2为与拉深模同批次的板材原料化学成分,成分均符合GB/T 1299—2014中Cr12MoV工模具钢化学成分要求,见表1。

表1 Cr12MoV化学成分(质量分数) (%)

表1 Cr12MoV化学成分（质量分数）.webp.jpg

2、硬度检测

对同批次原料进行布氏硬度检测,硬度为229HBW、241HBW,满足GB/T 1299—2014工模具钢退火状态207~255HBW要求。

3、金相检验

根据GB/T 1299—2014工模具钢要求,退火状态交货的Cr12MoV钢应检验共晶碳化物不均匀度,合格级别按照表2中规定。此板料厚度为60mm,共晶碳化物不均匀度合格级别≤4级。

表2 冷作模具钢共晶碳化物不均匀度合格级别

表2 冷作模具钢共晶碳化物不均匀度合格级别.webp.jpg

(1)失效拉深模金相检验

在发生裂纹的拉深模上取试块进行金相检验,图2为拉深模100倍金相组织,基体为回火马氏体、少量残留奥氏体、颗粒状的共晶和二次碳化物。从图2a中可以看出碳化物聚集成堆,块状、条状的碳化物颗粒较粗大,呈带状及网状,共晶碳化物不均匀度对照GB/T 14979—1994 标准第四级别图评为6级,不满足GB/T 1299—2014对工模具钢要求。原材料中网状碳化物锻造时未能改善,促使晶界处脆性增加,在淬火应力作用下出现开裂,裂纹沿碳化物分布的方向扩展,如图2b所示。

图2 淬火回火组织（100×）.webp.jpg

图2 淬火回火组织(100×)

图3为拉深模500倍金相组织,大块状碳化物最大尺寸为0.165mm,对照JB/T 7713—2007 标准大块状碳化物评级别大于5级,见表3。通常Cr12MoV钢模具的碳化物级别不得大于3级。这些聚集成堆的大块状碳化物,在正常淬火加热温度下是不易溶入基体的,致使碳和合金元素贫乏的基体处于过热状态,晶粒长大,淬火后获得粗大淬火马氏体组织。粗大碳化物和马氏体都是脆性很大的显微组织,当淬火或者承受较大载荷时容易开裂,裂纹多沿碳化物分布的方向扩展。

图3 淬火回火组织（500×）.webp.jpg

图3 淬火回火组织(500×)

表3 大块状碳化物级别

表3 大块状碳化物级别.webp.jpg

(2)同批次板材原料金相检验

在同批次板材原料上取试块进行金相检验。图4为原料100倍金相组织,基体为索氏体、白色颗粒及条状碳化物和共晶碳化物。条状碳化物颗粒较粗大,成带状及网状分布。共晶碳化物不均匀度对照GB/T 14979—1994中第四级别图评为6级,不满足GB/T 1299—2014中对工模具钢要求。

图4 原料组织(100×)

图5为原料500倍金相组织,大块状碳化物最大尺寸为0.093mm,对照JB/T 7713—2007中大块状碳化物评级为大于5级,见表3。原料碳化物的边缘呈尖角状,尖角的存在极易造成应力集中而增加淬火开裂、磨裂的危险。

图5 原料组织(500×)

三、工艺分析及改进

通过对原材料重新锻打,碎化、细化共晶碳化物,把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎,提高碳化物分布的均匀性。并在热处理淬火前增加球化退火预处理。退火工艺为550℃+860℃(180min)+750℃(300min),随炉冷至室温。淬火工艺为550℃(预热1)+850℃(预热2)+1030℃淬火,降低升温速率,由15℃/min降至10℃/min。回火温度调至230℃,回火两次。

拉深模采用新工艺进行热处理,金相组织如图6所示,基体为回火马氏体、少量残留奥氏体以及白色块、粒状碳化物。碳化物不均匀性为2级,检验该工艺回火后的拉深模硬度为60.3HRC、61.5HRC,满足技术要求58~62HRC,未发现淬火裂纹现象。

图6 工艺改进后回火金相图片（100×）.webp.jpg

图6 工艺改进后回火金相图片(100×)

四、结束语

1)拉深模失效的主要原因是原材料中碳化物聚集成堆,块状、条状的碳化物颗粒较粗大,呈带状及网状,共晶碳化物不均匀度为6级。大块状碳化物尺寸为0.069mm,级别大于5级。粗大碳化物颗粒,且存在严重碳化物偏析,在淬火应力作用下引起应力集中而产生裂纹。

2)通过对原材料重新锻打,碎化、细化共晶碳化物,把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎,提高碳化物分布的均匀性。在热处理淬火前增加球化退火预处理,淬火时降低升温速率,减小淬火应力,可产出满足技术要求的产品。

参考文献:略。

作者:关慧欢,徐继东等

单位:潍柴动力(潍柴)装备技术服务有限公司


	❤ 请关注微信公众号: steeltuber. 转载请保留链接: https://main.josen.net/Steel-Knowledge/1610441292.html

(本平台"常州精密钢管博客网"的部分图文来自网络转载，转载目的在于传递更多技术信息。我们尊重原创，版权归原作者所有，若未能找到作者和出处望请谅解，敬请联系主编微信号：steel_tube，进行删除或付稿费，多谢!)

【案例分析】Cr12MoV拉深模回火后发现裂纹，啥原因？

2021年01月12日董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识百度已收录 № 19347

推荐您阅读本站优质历史文章：

热处理热处理技术淬火金相组织晶体结构热处理过程热处理目的热处理方式 Cr12MoV 模具钢

常州精密钢管博客网主办单位:
常州仁成金属制品有限公司是专业的精密钢管生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管生产单位。

常州精密钢管博客网
(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)
main.josen.net©2006-2021
苏ICP备08003692号

※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※

【案例分析】Cr12MoV拉深模回火后发现裂纹，啥原因？

2021年01月12日 董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识 百度已收录 № 19347

推荐您阅读本站优质历史文章：

热处理 热处理技术 淬火 金相组织 晶体结构 热处理过程 热处理目的 热处理方式 Cr12MoV 模具钢

常州精密钢管博客网主办单位: 常州仁成金属制品有限公司 是 专业的 精密钢管 生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管 生产单位。

常州精密钢管博客网(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)main.josen.net©2006-2021苏ICP备08003692号 ※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※

2021年01月12日董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识百度已收录 № 19347

热处理热处理技术淬火金相组织晶体结构热处理过程热处理目的热处理方式 Cr12MoV 模具钢

常州精密钢管博客网主办单位:
常州仁成金属制品有限公司是专业的精密钢管生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管生产单位。

常州精密钢管博客网
(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)
main.josen.net©2006-2021
苏ICP备08003692号

※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※