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冷冲硅钢片凹模早期断裂分析

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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。

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