热锻模具失效
锻造过程中常见的失效形式与防止措施
To be indifferent, it is a kind of mood in life, an attitude of sticking to life's duty.同学互助一起进步（页眉可删）锻造过程中常见的失效形式与防止措施1、氧化（1）钢的氧化特征在氧化性气氛中加热时，钢与氧、二氧化碳、水蒸气、二氧化硫等发生互相作用生成铁的氧化物，在钢材表面形成了氧化铁皮。
在钢的氧化过程中，铁以离子状态由内层向外层表面扩散，氧化性气体则以原子状态由外表层经吸附后向内层扩散。
在外表面因氧的含量多，形成Fe2O3，而内部则形成FeO，即由外层至内层氧化程度逐渐减轻。
氧化皮与铁的膨胀系数不同，易从钢上剥离，从而加速了钢的氧化。
（2）氧化对锻件质量的影响氧化不仅烧损大量的钢材，而且表面粘结有氧化皮的钢，在拔丝、冲压、模锻时易引起模具损坏，切削加工晨易引起刀具磨损。
氧化对锻件质量也有—定的影响，如锻件表面粘结的氧化皮，不仅降低锻件（特别是精密模锻件）的表面质量和尺寸精度，而且在热处理时引起组织和性能不均匀。
（3）影响钢氧化的因素影响钢氧化的因素很多，主要是加热温度、加热时间、炉气成分和钢的化学成分等。
首先是加热温度与时间的影响，加热热越高，扩散速度越快，钢的氧化也越严重。
加热时间越长，氧化损失也越大。
其次是炉气成分的影响，当过剩系数控制在0.4~0.5时，可以形成保护性气氛，避免发生氧化。
低于800℃时，SO2对钢的氧化作用不强。
但在1000~1200℃时，含0.1％SO2就会使氧化速度增加两倍；再次是钢的化学成分的影响，当钢中含碳量大于0.3％时，随含碳量的增多，氧化速度减小。
另外。
一些元素如Cr、Ni、Si、Mo等在金属表面形成牢固致密的保护薄膜，阻止氧向内部扩散，使氧化速度减慢。
而当钢中铬及镍含量大于13％~20％时，实际上就很少发生氧化。
（4）防止氧化的措施减少金属与氧的接触时间，如采用快速加热、感应加热等，以减少金属在高温下保温停留的时间。
锤锻模具失效分析
齿型顶部开裂的防止
既然齿型顶部开裂的机制是热疲劳，那么防止或 推迟产生这种失效的主要途经应当 （1）减小齿型顶部承受的交变热应力。 （2）提高模具材料的热疲劳抗力。 具体对策有: （1）改进情锻工艺，如适当降低始锻温度，改 善模具的预热和冷却等，以减小交变热应力。 （2）改进模具热处理工艺，适当提高淬火加热 温度，以增大模具钢的热疲劳抗力。
金相分析
下图是齿型大头表层及心部的电子金相组织， 分别是高温回火索氏体(HRC26.5)和回火屈氏 体+回火索氏体(HRC45.5 )。由此可见，表层 硬度下降的原因是过回火。
金相分析
如图是齿型大头端 面局部凸起的扫描电 镜照片，塑性流变的 痕迹清晰可见，流线 方向与炽热金属流动 的方向基本一致。经 测定，凸起处硬度为 HRC26.0，组织 是高温回火索氏体。
生产过程
锻坯为50 x 92mm热轧圆钢，重量1.4hg，经 滚筒清理氧化皮后，中频感应加热，一火两锻 成形，始锻温度1150～1200℃，终锻温度 850-v9009C o模具工作之前用红铁预热，服 役过程中喷水基石墨冷却润滑。
模具服役寿命和失效形式
模具有3种失效形式:齿型大头塌陷、齿型顶部开裂和 齿型大失环裂。模具的主要失效形式是齿型大头塌陷， 占抽样模具总数的77.3%，其次是齿型预部开裂，比例 是18.2%。
锤锻模具失效案例分析
---材料11101班第四组
一、锤锻模具介绍
工作特点 工作条件 失效形式 提高措施
案例分析
1、工作特点
1、坯料温度高 在高温下变形和成型。温度高。 模具极易软化，产生塑性变形。 2、冲击力大 易引起应力集中，而造成塑性变 形和断裂 3、摩擦剧烈 4、急冷急热 循环热应力，是模具出现疲劳磨 损和疲劳断裂
归纳热作模具的工作条件及失效形式
归纳热作模具的工作条件及失效形式一、工作条件1. 温度要求：热作模具的工作温度是一个非常重要的参数。
一般情况下，热作模具的工作温度要求会比一般模具的工作温度高出许多，因为热作模具通常是在高温条件下工作的。
在高温条件下，材料的热膨胀系数大，使得模具在工作时的热胀冷缩变形及应力明显增大。
2. 应力要求：热作模具在工作过程中还会受到很大的应力，而这个应力可能会导致模具的失效。
热作模具需要具有很高的抗热疲劳性能和抗热变形能力。
3. 温度均匀性要求：热作模具需要具有很高的温度均匀性。
如果温度均匀性不好，会导致材料的热胀不均匀，最终造成模具的失效。
二、失效形式1. 疲劳失效：在高温条件下，模具长期受到热载荷的作用，容易导致热疲劳，从而产生裂纹、变形等失效形式。
2. 磨损失效：热作模具在高温条件下工作时，材料表面容易受到氧化、腐蚀的影响，导致磨损失效。
3. 变形失效：高温条件下，模具材料的热胀冷缩变形会更加显著，容易导致模具的变形失效。
4. 剥离失效：热作模具在工作时，因热胀冷缩和热应力的作用，容易使模具镀层和基体发生剥离现象，从而引起失效。
三、个人观点和理解热作模具的工作条件和失效形式是一个非常复杂的问题，需要综合考虑材料性能、工艺要求、环境条件等多方面因素。
在实际工作中，需要通过不断的实践和探索，结合先进的材料和加工工艺，来不断提高热作模具的工作性能和寿命。
也需要加强对热作模具的监测和维护工作，及时发现和处理可能导致失效的问题，最大限度地延长热作模具的使用寿命。
结语热作模具的工作条件及失效形式是一个值得深入探讨的话题，在实际工作中需要我们多方面考虑，并结合自身实际情况，不断提高热作模具的使用寿命和工作效率。
希望通过本文的共享，能够对热作模具的工作条件及失效形式有更深入的理解和认识。
热作模具是在高温条件下进行加工和成形的模具，因此其工作条件和失效形式都与高温相关。
在实际工作中，热作模具通常需要经历高温、高应力、高热胀冷缩变形等多重挑战，这就对热作模具的材料选择、工艺要求和维护保养提出了更高的要求。
浅谈热锻模具失效的预防
浅谈热锻模具失效的预防【摘要】本文针对锻模的几种主要失效形式，从模具材料、模具设计、模具制造和模具使用等几个方面提出了相应的预防措施，以改善模具制造质量和提高模具的使用寿命。
【关键词】模具；失效；预防措施0.引言模锻是实现模锻工艺的重要手段，在锻造生产中占有十分重要的地位。
其中模具的费用占模锻生产成本的比例达到15%～20%，因此模具的使用寿命一直受到锻造行业的高度重视。
针对模具失效报废的各种原因，提前采取相应的预防措施，可以有效的延长模具的使用寿命，从而降低生产成本，提高经济效益。
1.热锻模具失效的几种形式热锻模具的失效是指模具出现了不能通过修复手段来恢复其使用功能的损伤，也就是通常我们所说的模具损坏或报废。
锻模失效的主要形式包括：磨损、塑性变形、热疲劳裂纹、断裂。
1.1磨损磨损是模具在使用过程中，模膛表面与金属坯料接触产生相对运动，模膛表面金属逐渐被磨蚀的现象。
一般表现为刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕等。
1.2塑性变形塑性变形是指模膛与金属坯料接触时，某些部位因温度急剧升高而软化或模膛本身强度不足，在较高的应力作用下模具的几何形状或尺寸发生了改变，如模膛塌陷、扩展、凸台和棱角倒塌以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。
1.3热疲劳裂纹热疲劳裂纹是指模膛表面在循环热应力的作用下产生循环的塑性应变，经过一定的循环次数，导致表面产生的许多细小裂纹。
1.4断裂断裂指模具受到冲击载荷时，当产生的内应力超过材料的强度极限时，从应力集中处发生开裂。
断裂一般分为脆性断裂和疲劳断裂。
2.热锻模具失效的预防措施2.1模具材料方面模具材料，是构成模具的基础，对模具的寿命有着最直接的影响。
因此，模具设计的首要任务是正确选用并合理使用模具材料，以保证模具的正常使用寿命。
模具选材一般需要满足三个条件：满足耐磨性，强韧性等工作需求，满足工艺要求，满足经济适用性。
热作模具钢除应具有高的强度，硬度，耐磨性和冲击韧性外，还应具有良好的高温强度，热疲劳性能和淬透性。
汽车零部件的热锻模具失效分析
汽车零部件的热锻模具失效分析汽车零部件是现代汽车工业发展的核心之一，而热锻模具则是制造高强度汽车零部件的重要工具。
在汽车零部件的生产过程中，热锻模具的失效将极大地影响汽车零部件的质量和生产效率。
因此，对汽车零部件热锻模具失效的分析具有重要的现实意义和科学价值。
一、热锻模具失效的原因热锻模具失效通常是由多种因素导致的。
热锻模具在使用过程中，会不可避免地受到高温、高压和高应力等复杂环境的影响，从而导致模具疲劳、热裂纹和塑性变形等失效机制。
1. 疲劳失效疲劳是热锻模具失效中最常见的一种机制。
当模具受到高应力、高温、高压力等环境影响时，会发生一定程度的疲劳损伤。
当这些损伤积累到一定程度时，模具将出现裂纹，最终导致断裂。
2. 热裂纹失效热锻模具在冷却过程中，由于热应力的作用，容易出现热裂纹失效。
这种失效机制是由于模具的内部温度分布不均匀，在冷却过程中，表层温度急剧下降，而内部温度下降较慢，导致材料产生内部剪切，从而导致热裂纹出现。
3. 塑性变形失效塑性变形失效是由模具在应力作用下发生塑性变形，导致模具在使用过程中失去其原有的形状和尺寸的一种失效机制。
这种失效机制通常发生在模具的弯曲部位和凸凹面等高应力集中的区域。
二、热锻模具失效的分析方法为了有效地预防热锻模具的失效，必须采用科学的方法对其进行分析。
目前，热锻模具失效的分析主要采用以下方法：1. 金相分析金相分析是对热锻模具失效的组织进行显微观察和分析的方法。
通过对模具失效部位的金相组织进行观察和分析，可以确定热锻模具失效的机制，并得出正确的判断和结论。
2. 组织分析组织分析是对热锻模具失效组织进行定量和定性研究的方法。
通过对失效部位进行显微组织观察和分析，可以确定热锻模具失效的组织类型和组织形态等重要信息。
3. 热分析热分析是对热锻模具失效过程中温度分布和热应力进行分析的方法。
通过对模具失效前后的温度变化和热应力的变化进行分析，可以确定失效的原因和机制。
阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施
阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施摘要：阀门锻件的热锻模具在热锻过程中承受高温和高压力的作用，要求具备良好的耐热、耐磨和抗变形的特性。
合理选用和设计热锻模具，不仅可以保证阀门锻件的质量和尺寸精度，还可以提高生产效率和降低成本。
基于此，以下对阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施进行了探讨，以供参考。
关键词：阀门锻件热锻模具；失效原因分析；改进措施引言阀门锻件是一种重要的工业零部件，广泛应用于石油、化工、能源等领域。
为了生产高质量的阀门锻件，热锻技术被广泛采用，而合适的热锻模具则是热锻过程中至关重要的工具。
本文旨在介绍阀门锻件热锻模具的相关知识。
1阀门锻件在工业领域的重要性阀门锻件在工业领域中具有重要的作用和价值，以下是它们的几个方面：1.安全和可靠性：阀门锻件是用于控制和调节流体介质的装置，在工业过程中扮演着重要的角色。
阀门锻件通常具有高强度、耐腐蚀和耐高温等特性，能够承受高压、高温等恶劣工况，确保工艺系统的安全和可靠运行。
2.流体控制：阀门锻件通过开合或调节流道来控制流体介质的通断、流量和压力，能够实现对工艺系统的精确控制。
阀门的性能和功能直接影响到工艺参数的稳定性和产品质量。
3.关键设备和元器件：在工业领域中，许多工艺系统都依赖于阀门锻件来实现各种关键操作，如流量调节、压力控制、密封和切断等。
阀门锻件被广泛应用于石油化工、电力、制造业、水处理、采矿和制药等行业。
4.节能和环保：阀门锻件的正常运行和有效控制能够减少能源的浪费和环境污染。
通过适时关闭和调节阀门，可以实现节能减排，提高工艺系统的能源利用率。
5.维护和修理：阀门锻件通常设计为易于维护和修理，方便对设备进行检修、更换部件和维护保养。
这有助于减少停机时间和维修成本，提高生产效率和设备可靠性。
2阀门锻件热锻模具失效原因分析阀门锻件热锻模具是在高温和高压力条件下工作的，同时还承受着重复的冲击和力量，因此会存在一些常见的失效原因。
以下是一些可能导致阀门锻件热锻模具失效的原因分析：1.疲劳失效：热锻模具在循环加载下会逐渐发展出疲劳裂纹，并最终导致疲劳失效。
热锻模具失效分析(精品课件)
2）热磨损
图4给出了磨损失效形态,有的出现表面沟痕、划伤,有 的出现粘着磨损现象.
图4
热磨损原因
1.锻件毛胚表面粗糙不平,模具与锻坯在高温、高压状态下 紧密接触,产生强烈的相对摩擦。
2. 伴随着材料的高温氧化,脱落的氧化物颗粒起到磨粒的作 用,在剧烈的摩擦下会使模具表面出现沟痕及不平,导致模具 尺寸变化,最终使模具失效。
3.另外,模具表面的持续高温,模具表层材料会软化,相应地耐 磨性和抗疲劳性都会降低,加速磨损.
3.试验分析
3.1 EDS能谱分析
扫描点位置如图5所示. 图6给出了该点的点扫描图谱.
表1中给出了标准H13模具钢中各合金元素的质量, 扫描点处合金元素的质量分数统计分布在表2中给 出,比较表1和表2发现,失效模具钢裂纹处出现了大 量氧元素,说明模具钢表面发生了氧化腐蚀,裂纹内 有氧化物.
汽车轴类热锻模具的失效 形式与分析
0.案例背景分析 1.热锻模具材料及服役状况 2.失效分析的初步判断 3.试验分析 4.结果分析
0.案例背景分析
1.某汽车厂汽车轴类毛 坯热锻模具寿命过短,生 产中需频繁更换,严重影 响生产效率。
2. 因此通过对该失效热 锻模具的分析,.借助各 种技术检测手段,对失效 热锻模具进行了轴类热锻模具失效的主要形式是热疲劳 裂纹、热磨损等.
热锻模具在恶劣的工作环境中,表层材料合金元 素重新分布,局部表面合金元素严重降低且有高温 氧化现象,致使工作面表层相应部位的硬度、耐磨 性、热强性及疲劳抗力下降.故在该部位首先出现 破损。
建议增加热锻模具的表面处理工艺, 延长热锻模 具的使用寿命。
12、人乱于心，不宽余请。09:32:1009: 32:1009:32Su nday, October 04, 2020
模具失效的案例分析
模具的生产工艺
铁水在容重 500kg 的中频无芯感应电炉熔炼，加料顺序为废钢、铁合金、回 炉料、生铁，铁水熔炼温度 1500～1520℃。为了缩短出炉到浇注的时间，防 止孕育衰退，添加回炉料降低铁水出炉温度，出炉时随铁水流孕育加入 0.40.6wt%的 SH 孕育剂。采用冷铁在上的单箱无冒口树脂砂成形工艺铸造成形， 浇注速度约 25s/模，500kg 铁水在 3-5min 内浇完。合金铸铁的化学成分如下表 所示。模具落砂清理后进行退火处理。采用功率为 120k W 的台车式电阻退火 炉，以约110℃/h 的升温速率由室温加热到 910℃，保温 6-8h，然后随炉冷到 至400℃以下后出炉空冷。
观察裂纹附近组织晶界处形貌，可以看出，组织中包含块状磷共 晶、碳化物、析出碳化物、二次石墨等，其中块状磷共晶和碳化 物为铸态，退火处理中未完全消除；二次石墨可能是在退火过程 中形成的，也有可能是在模具使用过程中形成的。
在700℃以上的高温下，基体铁和石墨都会发生剧烈的氧化，而且石墨越数 量多，石墨片越粗大，氧化越严重。在模具服役过程中，模具材料会反复地 经过铁素体和奥氏体转变区域，碳不断地溶解与析出，势必会造成体积膨胀 与组织内部应力；
由于目标裂纹较长，将裂 纹分为了三个部分。
图示为裂纹的起始扩展示意 图，裂纹是沿奥氏体枝晶交 界处传播的，这是因为奥氏 体枝晶间存在元素和夹杂的 偏析，结合强度相对较低。
图示为裂纹的中段，裂纹周边 的组织未发生明显的组织变化， 但裂纹在传播的过程中发生分 枝。
浅谈热锻模具的失效
浅谈热锻模具的失效摘要：本文主要探讨了热锻模具几种主要失效形式及产生的原因，为预防热锻模具的损坏和延长模具的使用寿命提供了相关的理论依据。
关键词：模具失效磨损裂纹1、引言模锻在锻造生产中占有十分重要的地位。
而模具的费用占模锻生产成本的比例在15%～20%。
因此模具的使用寿命一直受到锻造行业的高度重视。
而想要延长模具的使用寿命，那么我们首先就要了解模具是怎么失效报废的，找到模具失效的原因，才能采取相应的对策，使模具最大限度的延长使用寿命，从而降低模锻的生产成本，提高经济效益。
2、热锻模具失效的概念热锻模具的失效是指模具出现了不能通过修复手段来恢复其使用功能的损伤，也就是通常我们所说的模具损坏或报废。
热锻模具靠模膛使锻件毛坯成型，模膛直接与高温毛坯接触、承受脉冲式热负荷的作用，并承受锻压设备打击产生的高能冲击载荷和金属流动产生的摩擦力的作用，在模具的材料和设计加工水平正常及操作规范的情况下，模具的损坏大多数都发生在模膛部分。
这种失效通常称为“正常失效”。
模具的“正常失效”主要是机械应力和热应力的长期联合作用下，导致磨损、塑性变形或者出现裂纹或开裂所致。
当模具未达到现有技术水平下普遍公认的使用寿命时，通常称为模具的“非正常失效”，又称早期失效。
模具的“非正常失效”主要是因为模具材料冶金质量不合格、模具设计或制造工艺不当以及操作使用不当造成的。
早期失效包括模体脆性断裂、模膛塌陷和局部严重磨损等。
3、热锻模具失效的形式3.1 磨损磨损是模具在使用过程中，模膛表面与金属坯料接触产生相对运动，模膛表面金属逐渐被磨蚀的现象。
一般表现为刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落黏模等。
而磨损的部位主要出现在模膛金属流动剧烈的转角处和飞边槽桥部，据统计，模具因磨损而报废的约占报废总数的70%左右。
一般磨损失效可分为以下几种形式：（1）疲劳磨损—模膛表面与变形金属表面相对运动时，在机械应力与热应力的作用下，使模膛表面金属疲劳脱落的现象。
H13钢热锻模具早期失效的原因
２０２０年１０月第４４卷增刊２ Ｖｏｌ．４４Ｓｕｐｐｌ．２Ｏｃｔ．２０２０收稿日期：２０２０－０７－２０作者简介：佟倩（１９８６－），女，高级工程师。
ｔｏｎｇｑｉａｎ１２９＠１６３．ｃｏｍＨ１３钢热锻模具早期失效的原因佟 倩１，马 跃１，孙齐松１，彭仕江２，黄 祥２，李玉全２（１．首钢技术研究院，北京１０００４３；２．首钢贵阳特殊钢有限责任公司，贵阳５５００００）摘 要：某厂生产的一批Ｈ１３钢制热锻模具发生早期开裂，采用宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、冲击试验等方法对其早期失效原因进行了分析。
结果表明：该模具开裂的主要原因为高温回火脆性，即热处理工艺的不合理导致晶界弱化，使模具的冲击韧性大幅降低，抵抗裂纹扩展的能力下降，最终发生整体脆断；建议通过提高冶金质量、添加钼、钨等合金元素、优化热处理工艺等方法来消除或减少杂质元素在晶界的偏聚，以防止此类失效再次发生。
关键词：Ｈ１３钢；热锻模具；高温回火脆性；冲击韧性中图分类号：ＴＧ１４２．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７３８（２０２０）增刊２－００３９－０３Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ Ｅａｒｌｙ Ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ Ｈ１３Ｓｔｅｅｌ Ｈｏｔ Ｆｏｒｇｉｎｇ ＤｉｅＴＯＮＧ Ｑｉａｎ１，ＭＡ Ｙｕｅ１，ＳＵＮ Ｑｉｓｏｎｇ１，ＰＥＮＧ Ｓｈｉｊｉａｎｇ２，ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｎｇ２，ＬＩ Ｙｕｑｕａｎ２（１．Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｇｕｉｙａｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅａｒｌｙ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ａ ｂａｔｃｈ ｏｆ Ｈ１３ｓｔｅｅｌ ｈｏｔ ｆｏｒｇｉｎｇ ｄｉｅｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａ ｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓｆｏｒ ｅａｒｌｙ ｆａｉｌｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｍｏｌｄ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｍｐｅｒ ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ．Ｔｈｅ ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｌｅｄ ｔｏ ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｄ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｖｅｒａｌｌｂｒｉｔｔｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｏｒ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ ｂｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ａｄｄｉｎｇ ａｌｌｏｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ａｎｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ，ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｓｕｃｈ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈ１３ｓｔｅｅｌ；ｈｏｔ ｆｏｒｇｉｎｇ ｄｉｅ；ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｍｐｅｒ ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ；ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ０ 引 言Ｈ１３钢为Ｃ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｓｉ－Ｖ马氏体型热作模具钢，是目前使用最广泛且最具代表性的热作模具钢种，其具有淬透性和韧性较高、热稳定性和抗热疲劳性能优良等优点，因此被广泛应用于制作中型锤锻模、中小机锻模、热挤压模以及铝、镁合金压铸模等［１－４］。
热作模具的失效形式
热作模具的失效形式第一篇：热作模具的失效形式热作模具的失效形式主要有断裂（包括整体开裂，局部断裂及机械疲劳裂纹等）、变形、热疲劳龟裂、热磨损、热熔损等5种。
一般热作模具以断裂失效时模具寿命较低，被视为模具的早期失效形式。
这种失效形式在技术上被视为不能允许的非正常失效形式，这主要是模具钢种选择不当或热处理工艺不合理造成的。
具有较长模具寿命的磨损失效、变形失效及热疲劳失效一般可视为模具的正常失效。
随着模具技术的不断发展，各类热作模具的失效形式不断由非正常失效形式向正常失效形式转化。
而模具堆焊技术人员的任务就是在研究各类模具的失效规律的基础上研究性能优良的堆焊材料，匹配相应的堆焊工艺，在减小模具的早期失效提高使用寿命的情况下，尽量提高模具堆焊效率。
模具的失效形式反映出材料的不同性能。
对于热作模具，则突出显示出模具对材料在高温条件下的性能要求。
断裂失效：出现的根本原因有二点：(1)模具的承载应力在整体范围或局部位置超过材料的高温断裂强度；(2)模具承受的瞬时冲击载荷超过材料的高温韧度指标。
堆塌失效：堆塌失效的原因是：(1)材料的低于模具的承载应力水平，塑变累积所致。
(2)材料的热稳定性不能适应长时间工作的高温条件。
热疲劳失效：热疲劳失效主要由材料的高温屈服强度决定，也与材料的高温冲击韧性和热稳定性有关。
即材料越难变形，韧性越高热疲劳抗力越好。
热磨损失效：对于大多数热作模具钢，提高材料的高温屈服强度、热稳定性及抗氧化能力均可提高热磨损抗力。
但是，不同材料的热磨损抗力更多地与材料的组织结构，尤其是材料内部碳化物的类型有关。
热熔损失效：热熔损失效与不同温度及应力下模具材料与铸液的化学亲和力有直接关系。
第二篇：浅谈热作模具材料浅谈热作模具材料一、前言热作模具材料主要用于制造高温状态下进行压力加工的模具，作为一个国家工业发展水平的重要衡量指标之一的模具制造工业在我国工业发展中占据重要的地位。
模具成型具有生产效率高、材料利用率高、降低产品生产成本等特点。
锻模失效原因分析与修复方法
锻模失效原因分析与修复方法随着制造业的发展，模锻件在锻压制件中所占的比例越来越大。
然而在模锻过程中，锻模的工作条件十分恶劣，除了承受巨大的冲击载荷，加热的金属毛胚沿锻模型槽表面流动且发生强烈摩擦，同时锻模工作表面还反复受热与冷却，形成热疲劳应力，常会损伤或损坏而导致模具失效。
锻模失效原因与预防措施模锻中，造成锻模失效的原因主要有：(1)裂纹。
锻模在反复受热和冷却的工作条件下，材料内部受到交变应力的影响逐步产生网纹状的细小裂纹，形成热龟裂，即热疲劳裂纹。
在热应力与机械应力反复作用下，在锻模的应力集中部位，如尖角、沟槽等处，极可能会由微裂纹扩展而导致锻模裂纹、开裂。
预防措施：①提高模具材料的冶金质量和锻造质量，因为钢材中的脆性夹杂物边缘极易产生微裂纹，降低材料的抗疲劳性能，尤其是硅酸盐夹杂物对锻模的疲劳寿命危害极大;②锻模型槽设计时应尽量减小和避免应力集中;③对锻模的工作表面进行强化处理，提高其耐疲劳寿命;④锻模的工作表面应防止碰伤拉伤，因为每一个伤痕都可能成为裂纹源。
(2)磨损。
模锻中，毛胚在型槽内受挤压流动，同时与型槽壁面发生剧烈的摩擦，造成型槽面磨损，以致引起型槽尺寸变化与表面质量劣化，尤其是飞边槽过桥处磨损最为严重。
因为毛胚金属变形填满型槽后流入飞边槽时，过桥除厚度薄，冷却快，金属与过桥壁摩擦特别剧烈。
锻模磨损的主要类型是磨粒磨损与粘着磨损，在模锻型槽表面产生耕犁与微切削现象以及粘着剪断、脱落现象。
如果锻模淬火后回火温度过高，硬度不足，或者因毛胚氧化皮未除尽，模具型槽表面粗糙，润滑不良等，都会造成锻模加速磨损。
预防措施：①控制热处理工艺规程，提高和保持锻模淬火硬度;②合理润滑，建立可靠的润滑保护膜，隔离互相摩擦的金属表面;③适当的表面处理，如表面淬火、渗氮处理及喷涂处理，以提高金属抗磨损的能力;④经常维护，保持锻模工作表面清洁。
(3)变形。
模锻时由于外加载荷过大或局部温升过高，使锻模产生塑性变形而造成局部压塌现象以及因锻模工作零件材料的热硬性不足，或者因回火温度过高而造成硬度降低，也会引起锻模局部发生塑性变形。
模具失效的原因及预防措施
模具生产过程中失效的原因及预防措施1 前言模具在生产应用过程中，经常发生各种不同情况的失效，浪费大量的人力、物力，影响了生产进度。
以下主要讲述模具的几种基本失效形式及失效的原因以及预防措施。
2 模具失效冷热模具在服役中失效的基本形式可分为：塑性变形；磨损；疲劳；断裂。
(1)塑性变形。
塑性变形即承受负荷大于屈服强度而产生的变形。
如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。
尤其热作模具，其工作表面与高温材料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆。
低淬透性的钢种用作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。
模具在使用时，如冷镦力过大，硬化层下面的基底抗压屈服强度不高，模具孔腔便被压塌。
模具钢的屈服强度一般随碳(c)的含量从某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情况下，不同化学成分的钢具有的抗压强度不同，当钢硬度为63HRC时，下列4种钢的抗屈服强度由高到低依次顺序为：W18Cr4V>Cr12>Cr6WV>5CrNiW。
(2)磨损失效。
磨损失效是指刃门钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金属)。
另外，凸模在工作中，由于润滑剂燃烧后转化为高压气体，对凸模表面进行剧烈冲刷，形成气蚀。
冷冲时，如果负荷不大，磨损类型主要为氧化，磨损也可为某种程度的咬合磨损，当刃口部分变钝或冲压负荷较大时，咬合磨损的情况会变得严重，而使磨损加快，模具钢的耐磨性不仅取决于其硬度，还决定于碳化物的性质、大小、分布和数量，在模具钢中，目前高速钢和高铬钢的耐磨性较高。
但在钢中存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物情况下，这些碳化物易剥落，而引起磨粒磨损，使磨损加快。
较轻冷作模具钢(薄板冲裁、拉伸、弯曲等)的冲击，载荷不大，主要为静磨损。
在静磨损条件下，模具钢的含碳量多，耐磨性就大。
在冲击磨损条件下(如冷镦、冷挤、热锻等)，模具钢中过多的碳化物无助于提高耐磨性，反而因冲击磨粒磨损，而降低耐磨性。
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浅谈热锻模具的失效
摘要：本文主要探讨了热锻模具几种主要失效形式及产生的原因，为预防热锻模具的损坏和延长模具的使用寿命提供了相关的理论依据。
关键词：模具失效磨损裂纹
中图分类号：tg 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0033-01
1、引言
模锻在锻造生产中占有十分重要的地位。
而模具的费用占模锻生产成本的比例在15%～20%。
因此模具的使用寿命一直受到锻造行业的高度重视。
而想要延长模具的使用寿命，那么我们首先就要了解模具是怎么失效报废的，找到模具失效的原因，才能采取相应的对策，使模具最大限度的延长使用寿命，从而降低模锻的生产成本，提高经济效益。
2、热锻模具失效的概念
热锻模具的失效是指模具出现了不能通过修复手段来恢复其使用功能的损伤，也就是通常我们所说的模具损坏或报废。
热锻模具靠模膛使锻件毛坯成型，模膛直接与高温毛坯接触、承受脉冲式热负荷的作用，并承受锻压设备打击产生的高能冲击载荷和金属流动产生的摩擦力的作用，在模具的材料和设计加工水平正常及操作规范的情况下，模具的损坏大多数都发生在模膛部分。
这种失效通常称为“正常失效”。
模具的“正常失效”主要是机械
应力和热应力的长期联合作用下，导致磨损、塑性变形或者出现裂纹或开裂所致。
当模具未达到现有技术水平下普遍公认的使用寿命时，通常称为模具的“非正常失效”，又称早期失效。
模具的“非正常失效”主要是因为模具材料冶金质量不合格、模具设计或制造工艺不当以及操作使用不当造成的。
早期失效包括模体脆性断裂、模膛塌陷和局部严重磨损等。
3、热锻模具失效的形式
3.1 磨损
磨损是模具在使用过程中，模膛表面与金属坯料接触产生相对运动，模膛表面金属逐渐被磨蚀的现象。
一般表现为刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落黏模等。
而磨损的部位主要出现在模膛金属流动剧烈的转角处和飞边槽桥部，据统计，模具因磨损而报废的约占报废总数的70%左右。
一般磨损失效可分为以下几种形式：
（1）疲劳磨损—模膛表面与变形金属表面相对运动时，在机械应力与热应力的作用下，使模膛表面金属疲劳脱落的现象。
（2）气蚀磨损—金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象。
（3）冲蚀磨损—液体和固体微小颗粒高速落到模具表面，反复冲击模具表面，使模具表面局部材料损失，形成麻点和凹坑的现象。
（4）腐蚀磨损—在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学
或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象。
（5）磨粒磨损—硬质颗粒存在毛坯与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。
（6）粘着磨损—毛坯与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到毛坯上或脱落的现象。
磨损情况很复杂，模具与坯料相对运动过程中，磨损一般不只是以一种形式存在，往往是多种形式并存的，并且之间相互影响。
3.2 塑性变形
模膛与金属坯料发生接触时，某些部位因温度急剧升高而软化或模膛本身强度不足，使其在较高的应力作用下发生塑性变形，从而改变了模具的几何形状或尺寸，如模膛塌陷、模膛侧壁扩展、凸台和棱角倒塌以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等，造成模具失效。
模具使用过程中，模膛表面温度往往超过热作模具钢的回火温度导致硬度降低，模膛内壁由于软化而被压塌或压堆。
模膛发生塑性变形后，不但会改变模膛尺寸，影响锻件质量，如不及时维修，容易使锻件卡在模膛中。
3.3 机械疲劳裂纹
锻模在使用过程中，由于长期承受脉冲式负荷的作用，在应力高度集中的部位开始出现微裂纹，如果继续使用，裂纹会进一步扩展变得越来越大，形成机械疲劳裂纹。
疲劳裂纹最先出现在模膛表
面，产生的部位因模膛的结构而异。
当模膛表面存在冶金缺陷或机械损伤时，由于应力集中会使机械疲劳提前发生，如过渡圆角、尖角、刀痕、沟痕和材料夹杂、严重偏析处。
当这些部位的应力超过了材料的疲劳极限时，就会产生机械疲劳裂纹。
一般疲劳裂纹易发生在模膛的下述部位：
（1）底角裂纹：出现在模膛底部承受较大弯曲力矩的拐角处，其伸展方向与冲击方向呈45度。
（2）底部局部碎裂：由相互临近的疲劳裂纹扩展形成。
（3）壁角裂纹：沿平行于冲击方向伸展。
（4）纵向裂纹：产生在中心线平行于冲击方向的圆截面模膛的内壁上。
（5）横向裂纹：产生在纵向轴线位于分模面上的圆截面模膛表面上。
裂纹伸展方向垂直于冲击方向。
（6）凸台根部裂纹：因应力集中和受弯曲力矩而形成，裂纹沿凸台根部伸展。
3.4 热疲劳裂纹
热疲劳是指热锻模具在循环热应力的反复作用下产生的疲劳裂纹或破坏的现象。
热疲劳裂纹是指模膛表面在循环热应力的作用下产生循环的塑性应变，经过一定的循环次数，导致表面产生的许多细小裂纹。
热疲劳裂纹一般分为两种类型，一种是在周期性热负荷作用下，模膛表面因反复加热和冷却而引起的裂纹；另一种是因为热应力和相变引起的裂纹。
热疲劳裂纹大多数呈网状，也有呈放射
状、平行状等。
影响模具热疲劳的主要因素是模膛表面的温度变化幅度和模具材料的抗氧化性、导热性和热膨胀系数。
模具的循环温差越大，材料的热膨胀系数越大，则循环热应力越大，越易于发生热疲劳。
模具型腔表面的致密氧化物层可阻缓继续氧化过程，但氧化层增厚以致破裂后，便露出基体金属并产生侵蚀沟。
3.5 脆性断裂
脆性断裂一般是由于锻造时坯料加热温度过低、无锻件空击、锻模使用前预热温度不够和锻模安装不当等或是模具材料存在缺陷、模膛表面应力集中等原因造成的。
断裂失效一般以模块折断、劈裂和崩刃等形式出现。
当模块出现过热、过烧、回火不足、内应力过大、材质存在严重冶金缺陷、大型锤锻模内部存在残余应力时韧性不足、模膛内圆角过小、模膛表面有刀痕或表面粗糙时，都能造成应力集中，即使在正常操作和较小的机械负荷情况下，也可能造成锻模脆性断裂。
脆性断裂对锻件质量的影响虽然不大，但对模具的损坏却是致命的，并且容易造成安全生产事故，因此必须予以重视。
4、结束语
以上讨论热了锻模具报废的几种失效形式，这几种形式不是单独存在的，而是相互影响，彼此之间存在着某种关系。
要想揭开热锻模具损坏的真正奥秘，还需要我们对各种失效形式进行更加科学和深入的研究，并以此为依据，改进模具材料、工艺、设备和制造水平，才能有效预防模具的失效，延长模具的使用寿命。
参考文献：
[1]曾珊琪，丁毅. 模具寿命与失效. 北京：化学工业出版社，2005。