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冷沖硅鋼片凹模早期斷裂分析

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冷沖硅鋼片凹模形狀復雜,精度要求高。凹模材料為Cr12MoV鋼。Cr12MoV鋼凹模熱處理為1030℃淬火+180℃回火常規處理。生產中發現,凹模熱處理后耐磨性差,生產中需多次修模,出現大量凹模早期斷裂失效。

分析認為,凹模低溫回火后仍有殘留應力,磨削中引起磨削應力,凹模修磨刃口中反復磨削使殘留應力增大,當總拉應力高于工件斷裂抗力時,將產生磨削裂紋。另外,磨削熱不僅使回火馬氏體發生分解,同時使殘留奧氏體轉變生成馬氏體,因而產生相變應力(附加應力),磨削中產生的附加應力是凹模產生磨削裂紋的主要原因。磨削裂紋產生后,在交變應力的作用下,裂紋擴展形成貝殼狀花樣的疲勞裂紋擴展區,當裂紋擴展到臨界尺寸后,便發生瞬間斷裂,形成結晶狀的最后斷裂區。

為此,采取的改進措施是:

1、提高淬火加熱溫度。

從1030℃提高至1100℃,使奧氏體溶入更多的碳和合金元素,減少淬火后塊狀碳化物,提高模具硬度、強度及耐磨性能。

2、增加深冷處理。

這是防止凹模壽命不高的主要方法。采用凹模油淬,在25min內將模具放入液氮中深冷處理。以減少殘留奧氏體含量,可顯著提高凹模的強度和硬度。

3、提高回火溫度。

從180℃回火提高到520℃高溫回火。目的使碳化物從馬氏體中彌散析出產生二次硬化,使模具組織中碳化物呈顆粒狀均勻分布,使凹模的強靭性、硬度和耐磨性明顯提高,從而提高模具的工作壽命。

 

采用上述改進工藝后,Cr12MoV鋼硅鋼片凹模的平均硬度從原來的57.4HRC提高到67.4HRC,凹模工作壽命提高9.2倍,避免了磨削裂紋缺陷和模具早期斷裂失效破壞,降低了生產成本。

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