4Cr13模具开裂原因分析

Dream

有一块4Cr13模具"1130×585×115；在经过锻造-退火-粗加工-全部孔加工好，留余量2mm-真空淬火-抛光-试模-生产后，模具发生开裂，具体情况见照片，请各位专家分析是什么原因造成的？







[ 本帖最后由 chenyang2008 于 2008-1-16 17:46 编辑 ]

shenfuhai

这个问题比较严重啊,大型塑胶模具开裂,损失重大!!
由于楼主缺少比较全面的处理工艺介绍,在这里我姑且猜一下.
1,裂纹比较平直,属于脆性开裂;由此推测:此模具硬度比较高,至少在HRC45以上,并且在回火时最有可能采用了低温回火,所以,热处理淬火应力没有消除;导致在使用过程开裂;
2,可能模具的硬度在HRC50左右,采用了在500度左右的回火---即在脆性区回火,致使模具脆性增加,导致开裂.

  以上是猜想,不足为凭啊!

Dream

原帖由 shenfuhai 于 2008-1-16 19:10 发表
这个问题比较严重啊,大型塑胶模具开裂,损失重大!!
由于楼主缺少比较全面的处理工艺介绍,在这里我姑且猜一下.
1,裂纹比较平直,属于脆性开裂;由此推测:此模具硬度比较高,至少在HRC45以上,并且在回火时最有可能采用了低 ...

你分析的非常好,硬度的确在50HRC以上,是51.5HRC.这个问题应该和材料没关系吧!还有4Cr13采用真空淬火是否哪个环节出了问题，出现此种情况都有哪有情况？请给予解答,谢谢!

[ 本帖最后由 chenyang2008 于 2008-1-17 08:20 编辑 ]

gl9855

这是什么模具？地上有烟头哦！ 个人认为是淬火过程中应力集中在两个工艺孔处，回火不充分，导致工件开裂！

油水混淬

把你的详细热处理工艺和大家说下才好分析。
看你的裂纹形状。和最后一个图片
有可能是加热时间过长，
看图片给人的一个直接印象就是应力集中才开列的，你们什么炉回火？

有容乃大

我个人认为你的热处理工艺对该模具影响较大,而且精加工后又缺乏必要的去应力处理,导致在使用中开裂.

扬子眼镜

能不能问下楼主,你是做什么产品的哟?

Dream

这个处理是别人做的，材料是我们的，我们是锻造的，不过也有热处理。这是他们经过真空热处理的，具体工艺不清楚！请就图片此种情况加以分析！

耿建亭

推测如下:
1查晶粒等级,应为6级.甚至7级.
2材料/热处理/加工流程均有不足.如终锻工艺/锻后退火;热处理奥氏体化温度/回火工艺;整体加工流程路线.
3生产没有按作业规范进行.冷却水为普通自来水.
4开裂是在使用不久产生的.
5开裂很可能是在假期后的第一班次产生的.并且模具没有经过预热.


个人乱猜,不足为凭

shenfuhai

原帖由 chenyang2008 于 2008-1-16 22:16 发表

你分析的非常好,硬度的确在50HRC以上,是51.5HRC.这个问题应该和材料没关系吧!还有4Cr13采用真空淬火是否哪个环节出了问题，出现此种情况都有哪有情况？请给予解答,谢谢! ...

因为不知道你的工艺,所以不知道你淬火工艺是否有问题.但是可以确认你的工件硬度比较,淬火应力很大导致模具使用中开裂.
  问题最有可能出在回火工艺上和硬度上.
  回火工艺可以采用比较高的温度,以减少淬火应力;二要象这样大的模具要降低硬度;
  建议:把硬度降低到HRC44--48;采用高温回火消除应力.

Dream

原帖由 shenfuhai 于 2008-1-17 19:46 发表


因为不知道你的工艺,所以不知道你淬火工艺是否有问题.但是可以确认你的工件硬度比较,淬火应力很大导致模具使用中开裂.
  问题最有可能出在回火工艺上和硬度上.
  回火工艺可以采用比较高的温度,以减少淬火应力;二 ...

这个模具光亮度要求较高,所以硬度要求很高!降低硬度可能行不通!

耿建亭

应该可以的,硬度做到47左右

4把火

该材料正常温度淬火后硬度一般都为56-58HRC,因有高的回火稳定性,就算淬火硬度再低点,中低温回火所降的硬度都不会低于50HRC,低温回火的韧性较差,硬度下降不明显；中温回火有回火脆性,在400度~550度温度范围,在该区回火的耐腐蚀性很差(本人试验过),且有二次硬化现像,下降的硬度不明显,约1~3HRC(500度）；回火温度超过５５０度时，下降会较明显，韧性提高，且耐腐蚀性较好在６００度回火时，硬度约在４５－４７ＨＲＣ．
估计以上产品是在脆性温度范围回火，且没有采取消除措施，热处理工艺原因的可能性最大．

4把火

不知是不是用油冷？该尺寸可以用气冷，应力没那么大．

Dream

原帖由 4把火 于 2008-1-17 20:45 发表
不知是不是用油冷？该尺寸可以用气冷，应力没那么大．

这个不清楚，具体工艺也不清楚，不知你是否做过用气冷，硬度达到多少？多少度回火？请告知，谢谢！

shenfuhai

原帖由 chenyang2008 于 2008-1-17 19:52 发表

这个模具光亮度要求较高,所以硬度要求很高!降低硬度可能行不通!

请楼主做个式样,采用高温回火,和低温回火的式样比较,看看抛光性能差多少.
根据我这里实验检测,高温和低温回火后抛光几乎一样,除非你用做高镜面光学镜头.

4把火

我记得我们处理过一次这种材料的模具,可以淬透的.具体硬度要求和回火温度就想不起了.该种材料的淬透性相当好.像Cr12MoV材料,理论在300mm以下都可以淬透,试过在100mm的尺寸气淬硬度都和油淬的相同.

小河流水

我们之前也做过这类模具曾出现类似之开裂现象,个人认为要注意以下几点:1.淬火温度采用1010-1030度,真空炉高压气冷可以保证,空气炉油冷同样可以保证硬度较前者比较,淬火后硬度不均,但耐腐蚀性好,二次硬化很明显,但是此类较大规格模禁忌采用低温回火,通常用520-535度回火5H/3-4次,硬度在43-45HRC范围即可!

MikeXu

这好象是个"马桶盖"的模具.  是什么品牌的?

裂纹的产生-------典型的残余应力析放裂纹. 前面的专家已作详细的分析,特别是沈工的分析.

1)这么大件的4Cr13模具,要得到高硬度,必然要采用较大的冷速,真空淬火后所检测的硬度并不高(也许就刚刚达到客户要求), 而热处理商为了保证回火硬度不降低而采用较低的温度回火. 这使淬火应力无法析放而大量残存,最始导至如斯开裂.

2)500度左右回火,对于4Cr13来说基本上可保证大于50HRC的硬度,同时应力消除效果比较好, (4Cr13类钢要求热处理后需EDM加工的,多采用此回火工艺,以降低EDM时产生裂纹).

3)不要去太多考虑高温回火其耐蚀性能降低多少, 再怎么说它始终还是不锈钢.
4)不要去太多考虑回火脆性, 回火脆性vs残余应力? 谁的影响要大?

4把火

其实应该做个金相,该材料虽然可以气冷,但在高温区冷速过慢(像这么厚的),如果产生了网状的碳化物,则韧性大大会降低.