近年來(lái)衡未，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展迅速尸执，每年以15%的速度向前挺進(jìn)。由于人才匱乏眠屎，技術(shù)落后剔交，模具制造周期長(zhǎng)，質(zhì)量差改衩，成本高岖常，模具壽命不盡人意。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析葫督，在模具失效諸多因素中竭鞍，材料和熱處理因素約占70%，其中裂紋就占了大頭橄镜，所以研究和解決裂紋問(wèn)題偎快，很有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以下結(jié)合作者個(gè)人體會(huì)洽胶，談?wù)勀＞呱a(chǎn)制造中的裂紋問(wèn)題晒夹。

      原材料裂紋

      按理講，模具材料出廠都應(yīng)該進(jìn)行探傷等手段檢查裂紋姊氓，但由于市場(chǎng)不規(guī)范丐怯，假冒偽劣猖獗，原材料裂紋屢見(jiàn)不鮮翔横，經(jīng)銷商雖作索賠读跷，但浪費(fèi)了不少口舌或貽誤了戰(zhàn)機(jī)。

      模具材料已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 1299—2000《合金工具鋼》禾唁、GB/T 9943—20008《高速工具鋼》效览、JB/T 0057—1992《塑料模具成型部分用鋼及其熱處理技術(shù)條件》无切、YB/T 094—1997《塑料模具用扁鋼》、YB/ T 107—1997《塑料模具熱軋厚鋼板》丐枉、YN/T 129—1997《塑料模具鋼模塊技術(shù)條件》等哆键。

      這里應(yīng)該特別指出的是原材料表面拉絲痕跡或軋制痕跡深度往往會(huì)超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，在熱處理前一定要它們切削加工掉矛洞，否則在淬火時(shí)有可能成為裂紋源洼哎。特別是圓沖頭烫映、沖棒之類的模具沼本，制造廠往往為了節(jié)約原材料，加工余量過(guò)小锭沟，結(jié)果將得不償失抽兆。
原材料碳化物不均勻度超標(biāo)、大塊碳化物族淮、碳化物堆積等在淬火時(shí)應(yīng)更加防范辫红，否則有可能產(chǎn)生裂紋。

      鍛造裂紋

     不少模具都要經(jīng)過(guò)改鍛祝辣，實(shí)踐證明贴妻，鍛造裂紋實(shí)例不少，特別是高合金蝙斜、高速鋼模具鍛造退火后名惩，除檢查金相、硬度外孕荠，對(duì)表面質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)娩鹉。熱處理專業(yè)廠對(duì)外來(lái)鍛造模具，應(yīng)指派有實(shí)踐的師傅檢查裂紋,如原本已裂稚伍，一旦經(jīng)淬火處理弯予，明明不是熱處理之過(guò)，但也很難證明自己是清白的个曙。雖然可以分析是火前過(guò)失锈嫩，但客戶不一定認(rèn)帳。

      鍛造致裂的因素有10多個(gè)方面垦搬，我們熱處理工作者一定要了解鍛造裂紋產(chǎn)生的原因及其部位呼寸，并會(huì)檢查，這樣可以省去很多麻煩悼沿。

      預(yù)處理裂紋

      為了提高模具的壽命等舔，有些企業(yè)采用正火、球化退火或調(diào)質(zhì)糟趾。前者是不會(huì)產(chǎn)生裂紋的慌植。調(diào)質(zhì)有可能致裂甚牲。模具材料的含碳量大多在0.60%以上，淬火時(shí)獲得的組織以片狀馬氏體為主蝶柿，這種馬氏體片與片之間大致呈50°夾角丈钙，而且馬氏體片在瞬時(shí)形成時(shí)以1500～2000m/s的速度與相鄰的馬氏體片發(fā)生撞擊。這種馬氏體片薄而長(zhǎng)交汤，脆性大雏赦，極易形成“穿片型”顯微裂紋。

      這種裂紋即使在700℃左右長(zhǎng)時(shí)間高溫回火芙扎，也不能使之愈合星岗。對(duì)于模具鋼要不要調(diào)質(zhì)處理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者觀點(diǎn)不一戒洼。日本田村今男認(rèn)為俏橘，對(duì)于模具鋼，尤其是高碳模具鋼圈浇，最多只能重淬一次寥掐。原因是每淬火一次，便會(huì)產(chǎn)生一批量顯微裂紋磷蜀。按照此理論推斷召耘，先調(diào)質(zhì)后淬火，實(shí)質(zhì)上是一種重復(fù)淬火的實(shí)施過(guò)程褐隆。所以這種工藝規(guī)范極易在最終淬火時(shí)產(chǎn)生宏觀的熱處理裂紋污它。有人曾對(duì)CrWMn鋼作缺口開(kāi)裂敏感性試驗(yàn)，證明確有這種傾向妓灌。

      由此看來(lái)轨蛤，為了減少最終熱處理淬火開(kāi)裂，預(yù)處理應(yīng)慎施調(diào)質(zhì)工藝虫埂。如果模具設(shè)計(jì)得相當(dāng)復(fù)雜而其毛坯必須施以調(diào)質(zhì)時(shí)祥山，也應(yīng)該改變傳統(tǒng)的高淬高回工藝，而應(yīng)采取較低的淬火溫度掉伏，或者采用等溫淬火或分級(jí)淬火缝呕，防止發(fā)生裂紋。

      在涉及模具重復(fù)淬火致裂問(wèn)題時(shí)斧散，還有一個(gè)問(wèn)題不可小視供常，就是返工模具的再淬火，不管是由于硬度低或變形超差之故造成的返工鸡捐，都應(yīng)該把返工原因找準(zhǔn)栈暇，并制訂防犯措施，不讓錯(cuò)誤重演箍镜。因?yàn)橹卮阍雌恚粌H會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂煎源，更重要的是和節(jié)能減排方針背道而弛。
 

      淬火開(kāi)裂

      據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)香缺，淬火裂紋占熱處理廢品40%～50%手销，所以研究和解決淬火裂紋對(duì)提高模具壽命，增加經(jīng)濟(jì)效益有現(xiàn)實(shí)意義图张。

      在熱處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的裂紋锋拖，不一定都是熱處理所為，諸如原材料裂紋祸轮、鍛造裂紋兽埃、焊接裂紋、酸洗裂紋倔撞，以及后續(xù)的磨削裂紋讲仰、線切割裂紋等慕趴。這里所述的裂紋痪蝇，純屬淬火所致，如果沒(méi)有被淬上火冕房，就不會(huì)產(chǎn)生裂紋躏啰。

      1 .淬火裂紋發(fā)生的部位

       淬火裂紋大多發(fā)生在工件的尖角、階梯部位耙册、壁厚突變處给僵、孔洞、鍵槽详拙、鍛模的分型面等地方帝际。另外，過(guò)深的切削痕饶辙、沖壓痕蹲诀、鉗工劃線過(guò)深等應(yīng)力較集中的位置也容易形成淬火裂紋。

      2. 淬火裂紋的類型及特征

       模具淬火時(shí)弃揽，由于多種因素的影響脯爪，進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力是比較復(fù)雜的，所以產(chǎn)生的裂紋也是千姿百態(tài)矿微，但可概括為五大類痕慢。

      （1）縱向裂紋。

      這種裂紋最常見(jiàn)涌矢，它是從工件的表面向心部發(fā)展掖举，其部分方向沿工件的縱向。這種裂紋一般比較深娜庇，而且比較直塔次、長(zhǎng)滨巴，常發(fā)生于完全淬透的截面尺寸較大的高合金模具和截面尺寸6～20mm碳鋼件。

      （2）弧形裂紋俺叭。

      這種裂紋首先產(chǎn)生于工件的內(nèi)部恭取，即在淬硬層與未淬硬層至高硬度的心部之間受拉力作用的部位，隨后發(fā)展至表面熄守，對(duì)未完全淬透截面尺寸較大的高碳鋼零件蜈垮，常發(fā)生這種弧形裂紋，工件有尖角裕照、邊孔和凹槽攒发，也會(huì)發(fā)生掉角的弧形裂紋。高碳鋼板狀工件晋南，如淬火冷卻產(chǎn)生軟點(diǎn)惠猿，其周邊產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，也可能引起弧形裂紋负间。

      （3）網(wǎng)狀裂紋偶妖。

      這種裂紋位于淬火件的表面，深度較淺政溃，一般1mm左右趾访，裂紋的分布與工件的形狀無(wú)關(guān)。表面脫碳的高碳鋼工件董虱，淬火后易形成此類裂紋扼鞋。

      （4）剝層裂紋。

       這類裂紋常發(fā)生于滲碳淬火件和高頻淬火件愤诱。裂紋沿淬硬層的過(guò)渡區(qū)域在淬硬層形成云头，因而它的分布是平行于表面，嚴(yán)重時(shí)造成表層剝落淫半。

      （5）顯微裂紋溃槐。

      這種裂紋與上述四種裂紋不同，它分布在晶界上或馬氏體針的交界處撮慨，它雖不能導(dǎo)致工件形成宏觀裂紋竿痰，但會(huì)顯著降低鋼的強(qiáng)度和韌性，使模具在使用過(guò)程中早期失效砌溺。

      3. 淬裂原因分析

       工件在淬火時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力影涉，此應(yīng)力就是急冷的熱應(yīng)力與馬氏體相變組織應(yīng)力兩者和（但不等兩者相加）。熱應(yīng)力產(chǎn)生于奧氏體化溫度（TA）至馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)（MS）的不均勻急冷规伐，而組織應(yīng)力則有馬氏體轉(zhuǎn)變MS→Mf產(chǎn)生的蟹倾。如果綜合應(yīng)力超過(guò)了鋼的抗斷裂強(qiáng)度極限時(shí)，則就會(huì)發(fā)生淬裂。

      在TA→MS間由于急冷不均勻鲜棠，冷卻慢的部位受到壓縮作用肌厨，而產(chǎn)生拉應(yīng)力，與此相反豁陆，在TA→MS之間的冷卻不均勻柑爸，冷卻慢的部位受到拉伸作用，而產(chǎn)生壓應(yīng)力盒音。這種拉伸和壓縮作用表鳍，存在與工件缺口或凹槽部位，就有可能引起淬裂祥诽。如果沒(méi)有缺口譬圣、凹槽這些應(yīng)力較集中的地方，即使有應(yīng)力也不一定會(huì)淬裂雄坪。

      通過(guò)改善工件的形狀和優(yōu)化冷卻工藝厘熟，可以減輕工件表面冷卻的不均勻性，而消除零件內(nèi)维哈、表冷卻的不均勻性绳姨，對(duì)于較小或很小模具，或許能做到笨农，但一般情況下幾乎不可能就缆。為達(dá)到此目的，除在MS→Mf間緩冷外谒亦，別無(wú)他法。為了淬硬空郊，必須在TA→MS間快冷份招，而在MS→Mf間緩冷，從而達(dá)到既可淬硬又無(wú)開(kāi)裂的淬火目的狞甚。

      即使材質(zhì)完全一樣锁摔，但制成的模具形狀各異，淬火效果大不相同哼审。另外谐腰，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行淬火，淬裂的幾率很小涩盾，是由于單件淬火相對(duì)均勻十气，而批量淬火，淬裂現(xiàn)象彼彼皆是春霍，而不用夾具改為單件淬砸西，又不會(huì)淬裂。這些現(xiàn)象足以說(shuō)明，淬裂是由于冷卻不均勻造成的芹枷。任何類型的淬裂衅疙，都是在拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的，因此鸳慈，完全可以這樣說(shuō)饱溢，淬火件內(nèi)部存在較大的拉應(yīng)力，是促使裂紋的主要危險(xiǎn)走芋。

      4. 防止淬裂的主要措施

      以往在分析淬裂原因時(shí)理朋，往往會(huì)羅列一大堆現(xiàn)象，把能產(chǎn)生裂紋的原因都列出來(lái)绿聘，眉毛胡子一把抓嗽上，重點(diǎn)不突出，淬裂的真正原因找不準(zhǔn)熄攘，甚至搞錯(cuò)兽愤，“冤假錯(cuò)案”時(shí)有發(fā)生。

      鑒于淬裂是在淬上火的部位挪圾，急冷不均勻形成應(yīng)力是根本原因的事實(shí)浅萧，應(yīng)在TA→MS區(qū)間均勻急冷是先決條件，這一點(diǎn)非常重要哲思，但要做到洼畅，談何容易？如果在MS附近的某個(gè)時(shí)候控制冷卻棚赔，使之有快冷轉(zhuǎn)為慢冷帝簇，由收縮轉(zhuǎn)為伸展，且能均勻冷卻靠益，那就不會(huì)引起淬裂丧肴，就是人們常用的分級(jí)淬火和等溫淬火。

       MS點(diǎn)以下切忌急冷胧后，應(yīng)予緩冷芋浮。緩冷接近于均勻冷卻，能減少拉應(yīng)力壳快，使裂紋難于形成纸巷。水淬被公認(rèn)為淬裂的元兇，實(shí)在是冤枉眶痰，假如能作到均勻冷卻瘤旨，即使水淬也不會(huì)開(kāi)裂，如噴射淬火等凛驮。

      在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)裆站，我們經(jīng)常看到，人們對(duì)預(yù)料會(huì)淬裂的部位宏胯，采用堵耐火泥或塞石棉等緩冷辦法羽嫡，對(duì)減少和防止淬裂有一定的作用，然而肩袍，這只是消極的辦法杭棵，最根本的措施應(yīng)在淬火介質(zhì)上做文章，如控制淬火油的溫度就收到成效氛赐。
淬火裂紋是在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的魂爪，所以正確地選擇淬火介質(zhì)，了解各種模具的冷卻特性艰管，使之在比較理想的介質(zhì)中冷卻滓侍，是解決淬火裂紋的根本途徑。

       磨削裂紋

       磨削裂紋的形狀與磨削方向牲芋、模具的幾何形狀撩笆、金相組織有密切的關(guān)系。平行的裂紋與磨削的方向成90°缸浦，網(wǎng)狀裂紋一般沿晶界或網(wǎng)狀碳化物處分布夕冲，放射性裂紋多見(jiàn)于模具的凹坑夾角處。

       有人曾做過(guò)磨削的顏色—磨削后的硬度—磨削開(kāi)裂的模擬試驗(yàn)裂逐。對(duì)于碳素工具鋼來(lái)說(shuō)歹鱼，當(dāng)工件表面因磨削熱而氧化成深藍(lán)色氧化膜時(shí)，其表面硬度比未磨削者低2HRC左右卜高。并且當(dāng)磨削表面由藍(lán)色轉(zhuǎn)變成平行相間的焦褐色條紋時(shí)弥姻，工件淺表面便有與這些條紋方向一致的互相平行的微裂紋出現(xiàn),這些焦褐色的條紋或裂紋都跟磨削方向相垂直。對(duì)于高合金模具來(lái)說(shuō)篙悯，情況就復(fù)雜一些蚁阳。當(dāng)模具內(nèi)有嚴(yán)重的碳化物偏析帶、或沿晶界析出有嚴(yán)重的碳化物鸽照、或有較多的殘留奧氏體時(shí)，都能使工件在正常的磨削條件下出現(xiàn)磨削裂紋颠悬。

      磨削裂紋一般都是人為造成的矮燎，概括起來(lái)有如下幾個(gè)方面：
      （1）吃刀量大。現(xiàn)在都是計(jì)件工資赔癌，為了在單位時(shí)間內(nèi)多干一點(diǎn)活诞外，素質(zhì)不高的操作者有時(shí)會(huì)加大切刀量，造成瞬時(shí)溫度高升灾票，內(nèi)部組織發(fā)生變化并產(chǎn)生熱應(yīng)力峡谊。

      （2）走刀速度過(guò)慢  實(shí)踐證明，在同樣進(jìn)給情況下，走刀速度慢熱量不易散出既们，容易造成磨退火甚至磨裂濒析。

      （3）砂輪鈍化。砂輪使用一段時(shí)間必須打磨啥纸，如果不及時(shí)修磨必然會(huì)鈍化号杏，此時(shí)只能在模具表面產(chǎn)生磨擦，其動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變成熱能斯棒，使模具被磨退火甚至磨裂盾致。

      （4）冷卻方法。有些干磨不加冷卻液荣暮，也有濕磨的庭惜。如果運(yùn)用不當(dāng)，如被磨表面溫度很高時(shí)穗酥，突然用冷卻液或停止冷卻护赊，因急速熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力可能致裂。

      （5）回火不良迷扇“俳遥回火不合格的模具組織中有較多的殘留奧氏體，在磨削過(guò)程中殘留奧氏體有向馬氏體轉(zhuǎn)變的傾向蜓席，體積膨脹導(dǎo)熱性差器一。容易造成磨裂。
  
      除上述5種原因外厨内，還有一些非正常因素祈秕，只要認(rèn)真對(duì)待，完全可以避免或減少磨裂現(xiàn)象雏胃。
 

      電加工裂紋

      點(diǎn)火花加工最適合于非回轉(zhuǎn)體的復(fù)雜型腔模具请毛，但是，不當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火花加工也會(huì)使模具產(chǎn)生開(kāi)裂瞭亮。線切割大量用于模具加工方仿，產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象較多，主要原因有三方面：

      （1）被切割表面產(chǎn)生二次淬火層统翩，其厚度約0.01～0.05mm仙蚜；
      （2）模具內(nèi)部的顯微裂紋是誘發(fā)模具線切割開(kāi)裂的因素；
      （3）線切割造成的人為創(chuàng)傷厂汗，更容易導(dǎo)致應(yīng)力集中委粉，終至開(kāi)裂。

 

      為了減少和避免電加工產(chǎn)生的開(kāi)裂娶桦，設(shè)計(jì)人員贾节、熱處理汁汗、電加工人員要相互配合，熱處理盡量采用分級(jí)淬火等溫淬火栗涂，回火一定要充分知牌，有條件的單位建議采用冰冷處理，將殘留奧氏體降低最低限戴差。
 

      其他裂紋

       除了上述6種因素外送爸，模具在生產(chǎn)制造過(guò)程中，還有一些因素會(huì)致裂暖释。如高硬度模具酸洗時(shí)袭厂，操作不當(dāng)，裂紋現(xiàn)象也是不少的球匕。筆者認(rèn)為纹磺，56HRC以上的模具不可以酸洗，應(yīng)用水煮亮曹、水噴砂等方法去除表面贓物橄杨。60HRC以上的小模具，且有溝照卦、槽式矫、孔的模具，不宜用1470N（150kgf）負(fù)荷檢查硬度役耕，應(yīng)用HRA或表面洛氏硬度計(jì)檢測(cè)采转，因?yàn)榇騂RC致裂的先例不少，應(yīng)引起重視瞬痘。

       盡管在生產(chǎn)制造過(guò)程有這么多因素使模具致裂故慈，但只有我們認(rèn)真對(duì)待，并把好容易致裂每道關(guān)卡框全，就完全使模具不開(kāi)裂察绷、高壽命。世上無(wú)難事津辩，只怕有心人拆撼。