7、磨削裂紋

常發(fā)生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工過程中，多數(shù)形成的微細(xì)裂紋與磨削方向垂直，深約0.05-1.0mm。

(1)原材料預(yù)處理不當(dāng)，未能充分消除原材料塊狀、網(wǎng)狀、帶狀碳化物和發(fā)生嚴(yán)重脫碳；

(2)最終淬火加熱溫度過高，發(fā)生過熱，晶粒粗大，生成較多殘余奧氏體；

(3)在磨削時(shí)發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)相變，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，組織應(yīng)力大，加上因回火不充分，留有較多殘余拉應(yīng)力，與磨削組織應(yīng)力疊加，或因磨削速度、進(jìn)刀量大及冷卻不當(dāng)，導(dǎo)致金屬表層磨削熱急劇升溫至淬火加熱溫度，隨之磨削液冷卻，造成磨削表層二次淬火，多種應(yīng)力綜合，超過該材料強(qiáng)度極限，便引起表層金屬磨削裂紋。

預(yù)防措施：

(1)對原材料進(jìn)行改鍛，多次雙十字形變向鐓拔鍛造，經(jīng)四鐓四拔，使鍛造纖維組織圍繞型腔或軸線呈波浪形對稱分布，并利用最后一火高溫余熱進(jìn)行淬火，接著高溫回火，能充分消除塊狀、網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物，使碳化物細(xì)化至2-3級(jí)；

(2)制訂先進(jìn)的熱處理工藝，控制最終淬火殘余奧氏體含量不超標(biāo)；

(3)淬火后及時(shí)進(jìn)行回火，消除淬火應(yīng)力；

(4)適當(dāng)降低磨削速度、磨削量、磨削冷卻速度，能有效防止和避免磨削裂紋形成。

8、線切割裂紋

該裂紋出現(xiàn)在經(jīng)過淬火、回火的模塊在線切割加工過程中，此過程改變了金屬表層、中間層和心部應(yīng)力場分布狀態(tài)，淬火殘余內(nèi)應(yīng)力失去平衡變形，某一區(qū)域出現(xiàn)大的拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力大于該模具材料強(qiáng)度極限時(shí)導(dǎo)致炸裂，裂紋是弧尾狀剛勁變質(zhì)層裂紋。實(shí)驗(yàn)表明，線切割過程是局部高溫放電和迅速冷卻過程，使金屬表層形成樹枝鑄態(tài)組織凝固層，產(chǎn)生600-900MPa拉應(yīng)力和厚約0.03mm的高應(yīng)力二次淬火白亮層。

裂紋產(chǎn)生原因：

(1)原材料存在嚴(yán)重的碳化物偏析；

(2)儀表失靈，淬火加熱溫度過高，晶粒粗大，降低材料強(qiáng)韌性，增加脆性；金屬加工微信內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。

(3)淬火工件未及時(shí)回火和回火不充分，存在過大的殘余內(nèi)應(yīng)力和線切割過程中形成的新內(nèi)應(yīng)力疊加導(dǎo)致線切割裂紋。

預(yù)防措施：

(1)嚴(yán)格原材料入庫前檢查，確保原材料組織成分合格，對不合格原材料必須改進(jìn)鍛，擊碎碳化物，使化學(xué)成分、金相組織等達(dá)到技術(shù)條件后方可投產(chǎn)、模塊熱處理前加工成品需留足一定磨量后淬火、回火、線切割；

(2)入爐前校驗(yàn)儀表，選用微機(jī)控溫，控溫精度?1.5℃，真空爐、保護(hù)氣氛爐加熱，嚴(yán)防過熱和氧化脫碳；

(3)采用分級(jí)淬火、等溫淬火和淬火后及時(shí)回火，多次回火，充分消除內(nèi)應(yīng)力，為線切割創(chuàng)造條件；

(4)制訂科學(xué)合理線切割工藝。

模具服役時(shí)在交變應(yīng)力反復(fù)作用下形成的顯微疲勞裂紋緩慢擴(kuò)展，導(dǎo)致突然疲勞斷裂。

(1)原材料存在發(fā)紋、白點(diǎn)、孔隙、疏松、非金屬夾雜、碳化物嚴(yán)(下接2、3版中縫)重偏析、帶狀組織、塊狀游離鐵素體冶金組織缺陷，破壞了基體組織連續(xù)性，形成不均勻應(yīng)力集中。鋼錠中H2未排除，導(dǎo)致軋制時(shí)形成白點(diǎn)。鋼中存在Sb、Bi、Pb、Sn、As和S、P等有害雜質(zhì)，鋼中的P易引起冷脆，而S易引起熱脆，S、P有害雜質(zhì)超標(biāo)均易形成疲勞源；

(2)化學(xué)滲層過厚、濃度過大、滲層過徒、硬化層過淺、過渡區(qū)硬度低等都可導(dǎo)致材料疲勞強(qiáng)度急劇降低；

(3)當(dāng)模面加工粗糙、精度低、光潔度差，以及刀紋、刻字、劃痕、碰傷、腐蝕麻面等也易引起應(yīng)力集中導(dǎo)致疲勞斷裂。

預(yù)防措施：

(1)嚴(yán)格選材，確保材質(zhì)，控制Pb、As、Sn等低熔點(diǎn)雜質(zhì)與S、P非金屬雜質(zhì)含量不超標(biāo)；

(2)投產(chǎn)前進(jìn)行材質(zhì)檢查，不合格原材料不投產(chǎn)；

(3)選用具有純潔度高、雜質(zhì)少、化學(xué)成分均勻、晶粒細(xì)、碳化物小、等向性能好，疲勞強(qiáng)度高等特點(diǎn)的電渣重熔精煉鋼，對模具型面表面噴丸強(qiáng)化和表面化學(xué)滲層改性強(qiáng)化處理，使金屬表層為預(yù)壓應(yīng)力，抵消模具服役時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高模具型面疲勞強(qiáng)度；

(4)提高模具型面加工精度和光潔度；

(5)改善化學(xué)滲層和硬化層組織性能；

(6)采用微機(jī)控制化學(xué)滲層厚度、濃度和硬化層厚度。

9、疲勞裂紋

模具服役時(shí)在交變應(yīng)力反復(fù)作用下形成的顯微疲勞裂紋緩慢擴(kuò)展，導(dǎo)致突然疲勞斷裂。

(1)原材料存在發(fā)紋、自點(diǎn)、孔隙、疏松、非金屬夾雜、碳化物嚴(yán)重偏析、帶狀組織、塊狀游離鐵素體冶金組織缺陷，破壞了基體組織連續(xù)性，形成不均勻應(yīng)力集中。鋼錠中112未排除，導(dǎo)致軋制時(shí)形成白點(diǎn)。鋼中存在Bi、 Pb、Sn、As和S、P等有害雜質(zhì)，鋼中的P易引起冷脆，而s易引起熱脆，S，P有害雜質(zhì)超標(biāo)均易形成疲勞源；

(2)化學(xué)滲層過厚、濃度過大、滲層過度、硬化層過淺、過渡區(qū)硬度低等都可導(dǎo)致材料疲勞強(qiáng)度急劇降低；

(3)當(dāng)模面加工粗糙、精度低、光潔度差，以及刀紋，刻字、劃痕、碰傷、腐蝕麻面等也易引起應(yīng)力集中導(dǎo)致疲勞斷裂。

預(yù)防措施：

(1)嚴(yán)格選材，確保材質(zhì)，控制Pb、As、Sn等低熔點(diǎn)雜質(zhì)與S、P非金屬雜質(zhì)含量不超標(biāo)；

(2)投產(chǎn)前進(jìn)行材質(zhì)檢查，不合格原材料不投產(chǎn)；

(3)選用具有純潔度高、雜質(zhì)少、化學(xué)成分均勻、晶粒細(xì)．碳化物小、等向性能好，疲勞強(qiáng)度高等特點(diǎn)的電渣重熔精煉鋼，對模具型面表面噴丸強(qiáng)化和表面化學(xué)滲層改性強(qiáng)化處理，使金屬表層為預(yù)壓應(yīng)力，抵消模具服役時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高模具型面疲勞強(qiáng)度；

(4)提高模具型面加工精度和光潔度；

(5)改善化學(xué)滲層和硬化層組織性能； 采用微機(jī)控制化學(xué)滲層厚度、濃度和硬化層厚度。

10、應(yīng)力腐蝕裂紋

該裂紋常發(fā)生在使用過程中。金屬模具因化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)過程，引起從表至內(nèi)組織結(jié)構(gòu)損壞腐蝕作用而產(chǎn)生開裂，這就是應(yīng)力腐蝕裂紋。模具鋼因熱處理后組織不同，抗蝕性能也不同。最耐蝕組織為奧氏體(A)，最易腐蝕組織為屈氏體(T)，依次為鐵素體(F)馬氏體(M)珠光體(P)索氏體(S)。因此，模具鋼熱處理不宜得到T組織。淬火鋼雖經(jīng)回火，但因回火不充分，淬火內(nèi)應(yīng)力或多或少依然存在，模具服役時(shí)在外力作用下也會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，凡有應(yīng)力存在于金屬模具中就會(huì)有應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生。

預(yù)防措施：

(1)模具鋼淬火后應(yīng)及時(shí)回火，充分回火，多次回火，以消除淬火內(nèi)應(yīng)力；

(2)模具鋼淬火后一般不宜在350-400℃回火，因T組織常在此溫度出現(xiàn)，發(fā)生有T組織模具應(yīng)重新處理，模具應(yīng)進(jìn)行防銹處理，提高抗蝕性能；

(3)熱作模具服役前進(jìn)行低溫預(yù)熱，冷作模具服役一個(gè)階段后進(jìn)行一次低溫回火消除應(yīng)力，不僅能防止和避免應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生，還可大幅提高模具使用壽命，一舉兩得，有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

---選自“金屬材料科學(xué)與技術(shù)”