冷冲硅钢片凹模早期断裂分析

tianxin

冷冲硅钢片凹模形状复杂，精度要求高。凹模材料为Cr12MoV钢。Cr12MoV钢凹模热处理为1030℃淬火+180℃回火常规处理。生产中发现，凹模热处理后耐磨性差，生产中需多次修模，出现大量凹模早期断裂失效。

分析认为，凹模低温回火后仍有残留应力，磨削中引起磨削应力，凹模修磨刃口中反复磨削使残留应力增大，当总拉应力高于工件断裂抗力时，将产生磨削裂纹。另外，磨削热不仅使回火马氏体发生分解，同时使残留奥氏体转变生成马氏体，因而产生相变应力（附加应力），磨削中产生的附加应力是凹模产生磨削裂纹的主要原因。磨削裂纹产生后，在交变应力的作用下，裂纹扩展形成贝壳状花样的疲劳裂纹扩展区，当裂纹扩展到临界尺寸后，便发生瞬间断裂，形成结晶状的最后断裂区。

为此，采取的改进措施是：

1、提高淬火加热温度。

从1030℃提高至1100℃,使奥氏体溶入更多的碳和合金元素，减少淬火后块状碳化物，提高模具硬度、强度及耐磨性能。

2、增加深冷处理。

这是防止凹模寿命不高的主要方法。采用凹模油淬，在25min内将模具放入液氮中深冷处理。以减少残留奥氏体含量，可显著提高凹模的强度和硬度。

3、提高回火温度。

从180℃回火提高到520℃高温回火。目的使碳化物从马氏体中弥散析出产生二次硬化，使模具组织中碳化物呈颗粒状均匀分布，使凹模的强靭性、硬度和耐磨性明显提高，从而提高模具的工作寿命。

采用上述改进工艺后，Cr12MoV钢硅钢片凹模的平均硬度从原来的57.4HRC提高到67.4HRC，凹模工作寿命提高9.2倍，避免了磨削裂纹缺陷和模具早期断裂失效破坏，降低了生产成本。