浅谈热锻模具的失效
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。
热处理对模具失效的影响及对策
热处理对模具失效的影响及对策材料工程系朱三武摘要模具作为昂贵的机械加工装备，如何减少损耗，延长其使用寿命，成为技术人员普遍面临的课题。
本文就热处理对模具的阻碍提出一些个人看法，仅供大伙儿参考。
关键词模具失效热处理一、模具失效的形式、缘故及计策二、热处理对模具失效的阻碍因素由于模具是在极其恶劣的条件下服役，故模具要有足够的强度、韧性、抗摩擦性及咬合性能等。
而上述性能的获得除与原材料、工作状况有关外，更重要的是通过热处理工艺改变金属组织及含量、结构、最大限度地提高模具的综合性能。
而热处理又是依加热----保温---冷却三大隐藏过程完成的。
故阻碍质量的因素复杂。
1预处理即模具毛胚的退火，调质及应力处理等。
其目的在于排除金属残存的组织缺陷、应力等，形成有利于热处理及淬火的良好条件。
该工艺温度、时刻、及冷却工艺的正确与否，都对模具失效及质量做出反应。
例：T8A钢制冲头经碳化物微细化预处理后再加低温淬火+回火，能够减少冲头崩裂，使模具提高寿命10倍。
Cr12MoV钢冷冲模经高温奥氏体化退火+等温退火的预处理后，不但细化晶粒，排除碳化物不平均性，并使模具服役寿命提高1倍。
9SiCr钢滚丝模按常规处理，其晶粒度为8—9级，后经超细化预热处理能够达13~14级，抗弯强度及断裂强度分别提高30%和40%。
可有效地防止早期失效，寿命可提高1倍。
2、淬火由于加热温度较高，稍有不慎，即会发觉晶粒粗大、氧化脱碳、强度、钢性不佳等。
淬火中的快速冷却会形成应力隐患，导致模具在服役中早期失效。
例：4Cr5MoSiV钢制铝合金压铸模，在使用2000余次时发生疲劳开裂，经检测发觉模具表面强度为HRC40~44。
心部为HRC43~44，且裂纹处有0.1mm的贫碳区，呈粗针马氏体，故判为淬火温度过高，爱护不良，表面脱碳所为。
反之，淬火温度过低，易显现网状铁素体，形成沿铁素体的脆性断裂，如铬钢冲头在服役中断裂，镜分析呈马氏+铁素体组织，即加热不足所为。
浅谈热作模具的失效形式及耐磨层的修复工艺
浅谈热作模具的失效形式及耐磨层的修复工艺作者：崔华丽李炎粉来源：《科教导刊》2013年第04期摘要 5CrNiMo钢由于高温耐磨性好被用作热作摸具铁，本文是针对表面堆焊层修复有缺陷的大型热作模具这种工艺进行研究的。
通过对热作模具的失效形式分析及修复工艺如焊前加工，焊前预热和保温，模具热保护及焊补工艺，焊接修复工艺规范，焊后热处理的试验分析，得出最有效的堆焊工艺参数，并在实际生产中应用。
关键词热作模具堆焊工艺热处理中图分类号：TG142.45 文献标识码：A利用堆焊技术，对大型铸锻模耐磨层的堆焊工艺进行研究，修复报废旧热锻模或加工超差的热锻模，制造新热锻模，代替传统的热锻模制造技术，是国内外热锻模技术发展的趋势。
目前，国内多用5CrNiMo、5CrMnMo、B3（3Cr2WNiMoV）钢制造热锻模和切边模。
B3钢较前两种模具钢性能优良，但是，其模胚的锻造工艺性能差，成品率低，成本明显提高；5CrNiMo钢经淬火并500～600高温回火后，具有较高的硬度（HRC40～48）和高的强度及冲击韧性（€%lb=1200～1400MPa，€%Zk=40～70J/cm2 ），适合制造形状复杂，冲击负荷重，要求高强度和高的韧度的大型锻模。
此次分析的是一拖锻造厂使用的5CrNiMo钢的大型模具的修复工艺（焊条主要化学成分：C 0.48、Cr 1.30、Mn 1.74、Mo 0.51）。
1 热作模具常用材料及性能本课题所研究的模具的基体材料为热作模具钢5CrNiMo，其化学成分见表1：这种材料在高温下具有较高的硬度、强度和耐磨性，是制造模具的理想材料，它具有好的淬透性，优良的耐磨性、导热性和抗氧化性，是制造热锻模具的首选之材。
但是，该材料含碳量大于0.4%，其它合金元素的含量也比较高，所以可焊性就比较差。
对这种材料进行焊补时，必须严格按规程操作。
其常规热处理工艺曲线见图1。
2 热作模具主要失效形式分析热作模具的失效形式一般有热磨损，堆塌，热疲劳龟裂，裂纹和断裂等几种形式。
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。
H13钢汽车热锻模具失效机理分析
H13钢汽车热锻模具失效机理分析该批汽车热锻模具应用于轴类毛坯件的粗锻阶段,胚料初始温度1200～1300℃,由于热作模具的工作面往往与高温坯料直接接触,模具型腔的瞬时温度可达600～700℃。
另外,模具工作中需采用喷水冷却,持续时间大约在012～014s,这样使得模具在工作中产生周期性的温度变化,冷热交替循环易引起热疲劳。
模具使用寿命调查发现,使用寿命较短的热锻模具在1600～1800件,使用寿命较长的在5500～7000件,模具平均寿命在4000～5000件,寿命很不稳定,而国外同类模具使用寿命一般在1万件以上。
84锻压技术第33卷3热锻模具失效分析一般,导致热锻模失效的常见因素有3种:表面热磨损、高温氧化、热疲劳裂纹。
实际热锻模具的失效往往不是某种特定的单一模式,而是多种失效模式的综合,导致最终失效的成因较复杂。
311失效模具的宏观形貌从失效热锻模工作面宏观形貌观察,大部分失效热锻模表面都出现了不同程度的表面损失,表面磨痕清晰可见:沟痕、划伤、粘着磨损现象(图1a)。
除磨损外,还有大量的冷热疲劳裂纹,呈网状(龟裂状)或放射状分布,常出现在模具受载荷较大和冷热温度变化剧烈之处.也是热作模具中最为常见的一种疲劳失效形式(图1b)。
随着材料表面的氧化,氧化皮本身也起到磨料的作用,就决定了其磨损过程相当复杂。
失效模具表面出现的沟痕及磨损就是在这种剧烈的摩擦下产生的。
由于所锻造的零件为轴对称形状,可以观察到模具的磨损部位也基本呈对称分布。
由于冷热疲劳而失效的模具表面,肉眼可观察到网状分布的裂纹深浅不一。
某些局部的裂纹较大,最大裂纹总长度近5mm,大裂纹周边分布着许多细小的裂纹,裂纹由宽变窄,由边缘向内部延伸,最宽处近013mm。
另外还观察到由于氧化皮脱落,裂纹前端剥蚀严重,模具端部边缘失去尺寸等现象。
312裂纹处的显微形貌为进一步观察裂纹部位的细节,选取了具有典,用线切割机切割裂纹部位,10mm×10mm×6(SEM),不2所示。
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
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］。
浅谈热作模具钢锻造加工的缺陷及预防
浅谈热作模具钢锻造加工的缺陷及预防【摘要】热作模具在制造过程必须进行锻造处理，才能满足模具的使用要求。
所以模具一般都能承受机械负荷与热负荷，出现模具的失效的情况非常多，工作环境不好是一个重要的形式，失效的情况主要表现在早期断裂、疲劳断裂、热疲劳、形腔堆塌和磨损，这些失效的原因主要和制造磨具的材料有着密切的关系，原材料存在的缺陷有密切的关系。
本文主要介绍这些加工缺陷以及预防的措施。
【关键词】模具钢锻造；加工缺陷；原材料；预防热作模具在制造过程要进行锻造处理，才能满足需要，常见的模具有才能满足模具的使用要求。
常见的压铸模具模仁、型芯，主要的材质为SKD61、H13。
成型模、压型模和收口模具，主要材质为5CrMnMo，这些都是典型的热作模具。
都工作中都需要承受机械负荷与热负荷，出现失效的形式有早期断裂、疲劳断裂、热疲劳、形腔堆塌和磨损；这些失效与模具钢的原材料存在的缺陷有密切的关系。
对于模具毛坯的锻造的加工方式，需要锻造成适当的几何图形，消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线。
1.热作模具钢裂纹的缺陷产生原因模具钢在锻造进行制造的时候，需要承受一定的受拉应力、切应力和附加拉应力，在这样的作用力下就产生一定的裂纹，对于模具比较薄的地区是承受力最大的地区，也是很容易被破坏的地区，在坯料表面和内部的微裂纹、坯料内部本身存在组织缺陷、在进行热处理的时候、热处理不当使材料塑性下降、变形超过模具钢允许的塑性指标等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中均会产生裂纹缺陷。
这些现象的产生严重影响了模具钢的使用性能，这些现象的出现需要进行有效的预防。
2.模具裂纹产生的防治措施2.1提高锻造加工时静水压力裂纹的产生与模具钢的受力情况和模具钢的塑性有关，塑性是材料的一种特性，主要取决变形物体的结构和物体的外部条件，其中应力状态的变化可以增大静水压力，抵消由于不均匀变形引起的附加拉应力，减轻其中的作用，温度和应变速度变化也是一定的，在应用过程中，从而减轻了附加拉应力所造成的拉裂作用。
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。
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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
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。