超低溫深冷處理-模具鋼淬火十種裂紋剖析與措施

鑫鋒立（北京）科技有限公司是國內專業研發超低溫深冷設備以及各種液氮深冷處理設備的國內品牌，首要出產：液氮深冷箱、液氮低溫安裝設備、液氮深冷處理設備、液氮高低溫試驗箱，液氮模具深冷處理，液氮超低溫處理工藝，液氮超低溫處理技術、液氮超低溫深加工設備，具有多年的液氮低溫設備及液氮速凍食物機械設備的相關產品與效力的出售和經歷。
超低溫深冷處理-模具鋼淬火十種裂紋剖析與措施

1、縱向裂紋

　　裂紋呈軸向，形狀細而長。當模具徹底淬透即無心淬火時，心部改變為比容最大的淬火馬氏體,發作切向拉應力，模具鋼的含碳量愈高，發作的切向拉應力愈大，當拉應力大于該鋼強度極限時導致縱向裂紋構成。以下因素又加劇了縱向裂紋的發作： (1)鋼中含有較多S、P、***、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害雜質，鋼錠軋制時沿軋制方向呈縱向嚴峻偏析散布，易發作應力集中構成縱向淬火裂紋，或原資料軋制后快冷構成的縱向裂紋未加工掉保留在產品中導致終究淬火裂紋擴展構成縱向裂紋； (2)模具尺度在鋼的淬裂敏感尺度范圍內(碳工具鋼淬裂危險尺度為8-15mm，中低合金鋼危險尺度為25-40mm)或選擇的淬火冷卻介質大大超越該鋼的臨界淬火冷卻速度時均易構成縱向裂紋。超低溫深冷處理

　　預防措施： (1)嚴格原資料入庫檢查，對有害雜質含量超標鋼材不投產； (2)盡量選用真空冶煉，爐外精粹或電渣重熔模具鋼材； (3)改善熱處理工藝，選用真空加熱、維護氣氛加熱和充沛脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火； (4)變無心淬火為有心淬火即不徹底淬透，獲得強耐性高的下貝氏體安排等措施，大幅度下降拉應力，能有用防止模具縱向開裂和淬火畸變。超低溫深冷處理

2、橫向裂紋

　　裂紋特征是垂直于軸向。未淬透模具，在淬硬區與未淬硬區過渡部分存在大的拉應力峰值，大型模具快速冷卻時易構成大的拉應力峰值，因構成的軸向應力大于切向應力，導致發作橫向裂紋。鑄造模塊中S、P．***，Bi，Pb，Sn，As等低熔點有害雜質的橫向偏析或模塊存在橫向顯微裂紋，淬火后經擴展構成橫向裂紋。超低溫深冷處理

　　預防措施： (1)模塊應合理鑄造，原資料長度與直徑之比即鑄造比最好選在2—3之間，鑄造選用雙十字形變向鑄造，經五鐓五拔多火鑄造，使鋼中碳化物和雜質呈細、小，勻散布于鋼基體，鑄造纖維安排環繞型腔無定向散布，大幅度進步模塊橫向力學性能，減少和消除應力源； (2)選擇抱負的冷卻速度和冷卻介質：在鋼的Ms點以上快冷，大于該鋼臨界淬火冷卻速度，鋼中過冷奧氏體發作的應力為熱應力，表層為壓應力，內層為張應力，彼此抵消，有用防止熱應力裂紋構成，在鋼的Ms—Mf之間緩冷，大幅度下降構成淬火馬氏體時的安排應力。當鋼中熱應力與相應應力總和為正(張應力)時，則易淬裂，為負時，則不易淬裂。充沛利用熱應力，下降相變應力，操控應力總和為負，能有用防止橫向淬火裂紋發作。CL-1有機淬火介質是較抱負淬火劑，一起可減少和防止淬火模具畸變，還可操控硬化層合理散布。調正CL-1 淬火劑不同濃度配比，可得到不同冷卻速度，獲得所需硬化層散布，滿足不同模具鋼需求。超低溫深冷處理

3、弧狀裂紋

　　常發作在模具棱角角、缺口、孔穴、凹模接線飛邊等形狀驟變處。這是由于，淬火時棱角處發作的應力是平滑外表平均應力的10倍。別的， (1)鋼中含碳(C)量和合金元素含量愈高，鋼Ms點愈低，Ms點下降2℃，則淬裂傾向添加1．2倍，Ms點下降8℃，淬裂傾向則添加8倍； (2)鋼中不同安排改變和相同安排改變不一起性，由于不同安排比容差，構成巨大安排應力，導致安排交界處構成弧狀裂紋； (3)淬火后未及時回火，或回火不充沛，鋼中剩余奧氏體未充沛改變，保留在運用狀況中，促進應力從頭散布，或模具執役時剩余奧氏體發作馬氏體相變發作新的內應力，當歸納應力大于該鋼強度極限時便構成弧狀裂紋； (4)具有第二類回火脆性鋼，淬火后高溫回火緩冷，導致鋼中P，s等有害雜質化合物沿晶界分出，大大下降晶界結合力和強耐性，添加脆性，執役時在外力作用下構成弧狀裂紋。超低溫深冷處理

　　預防措施： (1)改善設計，盡量使形狀對稱，減少形狀驟變，添加工藝孔與加強筋，或選用組合安裝； (2)圓角代直角及尖角銳邊，貫穿孔代盲孔，進步加工精度和外表光潔度，減少應力集中源，關于無法防止直角、尖角銳邊、盲孔等處一般硬度要求不高，可用鐵絲、石棉繩、耐火泥等進行包扎或填塞，人為構成冷卻屏障，使之緩慢冷卻淬火，防止應力集中，防止淬火時弧狀裂紋構成；(3)淬火鋼應及時回火，消除部分淬火內應力，防止淬火應力擴展； (4)較長時刻回火，進步模具抗斷裂耐性值； (5)充沛回火，得到穩定安排性能；屢次回火使剩余奧氏體改變充沛和消除新的應力； (7)合理回火，進步鋼件疲勞抗力和歸納機械力學性能；關于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性，防止和防止淬火時弧狀裂紋構成。超低溫深冷處理

4、剝離裂紋

　　模具執役時在應力作用下，淬火硬化層一塊塊從鋼基體中剝離。因模具表層安排和心部安排比容不同，淬火時表層構成軸向、切向淬火應力，徑向發作拉應力，并向內部驟變，在應力急劇改變范圍較窄處發作剝離裂紋，常發作于經表層化學熱處理模具冷卻過程中，因表層化學改性與鋼基體相變不一起性引起內外層淬火馬氏體膨脹不一起進行，發作大的相變應力，導致化學處理滲層從基體安排中剝離。如火焰外表淬硬層、高頻外表淬硬層、滲碳層、碳氮共滲層、滲氮層、滲硼層、滲金屬層等?；瘜W滲層淬火后不宜快速回火，尤其是300~C以下低溫回火快速加熱，會促進表層構成拉應力，而鋼基體心部及過渡層構成緊縮應力，當拉應力大于緊縮應力時，導致化學滲層被拉裂剝離。超低溫深冷處理
　　預防措施： (1)應使模具鋼化學滲層濃度與硬度由表至內陡峭下降，增強滲層與基體結合力，滲后進行分散處理能使化學滲層與基體過渡均勻；(2)模具鋼化學處理之前進行分散退火、球化退火、調質處理，充沛細化原始安排，能有用防止和防止剝離裂紋發作，保證產品質量。超低溫深冷處理

5、網狀裂紋

　　裂紋深度較淺，一般深約0.01-1.5mm，呈輻射狀，別名龜裂。原因主要有： (1)原資料有較深脫碳層，冷切削加工未去除，或制品模具在氧化氣氛爐中加熱構成氧化脫碳； (2)模具脫碳表層金屬安排與鋼基體馬氏體含碳量不同，比容不同，鋼脫碳表層淬火時發作大的拉應力，因而，表層金屬往往沿晶界被拉裂成網狀； (3)原資料是粗晶粒鋼，原始安排粗大，存在大塊狀鐵素體，常規淬火無法消除，保留在淬火安排中，或控溫禁絕，儀表失靈，發作安排過熱，甚至過燒，晶粒粗化，失掉晶界結合力，模具淬火冷卻時鋼的碳化物沿奧氏體晶界分出，晶界強度大大下降，耐性差，脆性大，在拉應力作用下沿晶界呈網狀裂開。超低溫深冷處理

　　預防措施： (1)嚴格原資料化學成分．金相安排和探傷檢查，不合格原資料和粗晶粒鋼不宜作模具資料； (2)選用細晶粒鋼、真空電爐鋼，投產前復查原資料脫碳層深度，冷切削加工余量有必要大于脫碳層深度； (3)制定先進合理熱處理工藝，選用微機控溫儀表，操控精度到達±1.5℃，守時現場校驗儀表； (4)模具產品終究處理選用真空電爐、維護氣氛爐和經充沛脫氧鹽浴爐加熱模具產品等措施，有用防止和防止網狀裂紋構成。超低溫深冷處理

6、冷處理裂紋

　　模具鋼多為中，高碳合金鋼，淬火后還有部分過冷奧氏體未改變成馬氏體，保留在運用狀況中成為剩余奧氏體，影響運用性能。若置于零度以下繼續冷卻，能促進剩余奧氏體發作馬氏體改變，因而，冷處理的本質是淬火繼續。室溫下淬火應力和零度下淬火應力疊加，當疊回應力超越該資料強度極限時便構成冷處理裂紋。超低溫深冷處理

　　預防措施： (1)淬火后冷處理之前將模具置于沸水中煮30—60min，可消除15％-25％淬火內應力并使剩余奧氏體穩定化，再進行-60℃常規冷處理，或進行-120℃深冷處理，溫度愈低，剩余奧氏體改變成馬氏體量愈多，但不可能全部改變完，實驗表明，約有2％-5％剩余奧氏體保留下來，按需求保留少數剩余奧氏體可松馳應力，起緩沖作用，因剩余奧氏體又軟又韌，能部分吸收馬氏體化急劇膨脹能量，平緩相變應力； (2)冷處理完畢后取出模具投入熱水中升溫，可消除40％-60％冷處理應力，升溫至室溫后應及時回火，冷處理應力進一步消除，防止冷處理裂紋構成，獲得穩定安排性能，保證模具產品存放和運用中不發作畸變。超低溫深冷處理

7、磨削裂紋

　　常發作在模具制品淬火、回火后磨削冷加工過程中，多數構成的微細裂紋與磨削方向垂直，深約0.05—1.0mm。 (1)原資料預處理不妥，未能充沛消除原資料塊狀、網狀、帶狀碳化物和發作嚴峻脫碳； (2)終究淬火加熱溫度過高，發作過熱，晶粒粗大，生成較多剩余奧氏體； (3)在磨削時發作應力誘發相變，使剩余奧氏體改變為馬氏體，安排應力大，加上因回火不充沛，留有較多剩余拉應力，與磨削安排應力疊加，或因磨削速度、進刀量大及冷卻不妥，導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，構成磨削表層二次淬火，多種應力歸納，超越該資料強度極限，便引起表層金屬磨削裂紋。超低溫深冷處理
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