4、剥离裂纹
模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。因模具表层组织和心部组织比容不同,淬火时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹,常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中,因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行,产生大的相变应力,导致化学处理渗层从基体组织中剥离。如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。化学渗层淬火后不宜快速回火,尤其是300℃以下低温回火快速加热,会促使表层形成拉应力,而钢基体心部及过渡层形成压缩应力,当拉应力大于压缩应力时,导致化学渗层被拉裂剥离。
预防措施:
(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低,增强渗层与基体结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀;
(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹产生,确保产品质量。
5、网状裂纹
裂纹深度较浅,一般深约0.01~1.5mm,呈辐射状,别名龟裂。原因主要有:
(1)原材料有较深脱碳层,冷却削加工未去除,或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳;
(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同,比容不同,钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力,因此,表层金属往往沿晶界被拉裂成网状;金属加工微信内容不错,值得关注。
(3)原材料是粗晶粒钢,原始组织粗大,存在大块状铁素体,常规淬火无法消除,保留在淬火组织中,或控温不准,仪表失灵,发生组织过热,甚至过烧,晶粒粗化,失去晶界结合力,模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出,晶界强度大大降低,韧性差,脆性大,在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。
预防措施:
(1)严格原材料化学成分、金相组织和探伤检查,不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料;
(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢,投产前复查原材料脱碳层深度,冷切削加工余量必须大于脱碳层深度;
(3)制订先进合理热处理工艺,选用微机控温仪表,控制精度达到�1.5℃,定时现场校验仪表;
(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施,有效防止和避免网状裂纹形成。
6、冷处理裂纹
模具钢多为中、高碳合金钢,淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏体,保留在使用状态中成为残余奥氏体,影响使用性能。若置于零度以下继续冷却,能促使残余奥氏体发生马氏体转变,因此,冷处理的实质是淬火继续。室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加,当叠加应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。
预防措施:
(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30-60min,可消除15%-25%淬火内应力并使残余奥氏体稳定化,再进行-60℃常规冷处理,或进行-120℃深冷处理,温度愈低,残余奥氏体转变成马氏体量愈多,但不可能全部转变完,实验表明,约有2%-5%残余奥氏体保留下来,按需要保留少量残余奥氏体可松驰应力,起缓冲作用,因残余奥氏体又软又韧,能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量,缓和相变应力;
(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温,可消除40%-60%冷处理应力,升温至室温后应及时回火,冷处理应力进一步消除,避免冷处理裂纹形成,获得稳定性组织性能,确保模具产品存放和使用中不发生畸变。