模具开裂，请大家分析。含实物图和金相图。

ivwypwx · 发表于 2009-11-25 17:53:08

有经验的朋友看能否从这些图片大概分析出它的开裂原因。
材料H13钢，日本进口。此模是在使用过程中开裂的。
些模具使用条件：热处理完后经钳工抛光后装配上机，使用时温度为450-480度左右。
受力方向：如图，摆地上状态，受力方向垂直与地面向上

热处理工艺：650、850两个阶段都预热90分，1030淬火保温180分，0.4MPa压力氮气冷却50分，出炉温度薄处150度左右，厚处200-240度左右
590度，580度，560度三次回火（风冷）后HRC48-48.5（各个方向的硬度值不均匀，实际HRC46-49.5,平均值为HRC48-48.5)
补充：模具直径为625MM，厚约200-250MM左右

金相图
腐蚀剂:盐酸5ml+苦味酸1g+洒精100ml
粗部观察晶粒为三级-四级（4Cr5MoSiV 标准图谱JB/T8420-1996)

实体
实体-试件
实体
500倍
500倍
500倍
500倍（好像左边比右边粗）
放大100倍
放大50倍
远离开裂处的组织，500倍
补充：有朋友指出我的实验做得不好，这个我也意识到了，只是很多年没做生手了，请各位根据我发的图片能否指点一下应该怎么做这个实验呢？ 本帖最后由 ivwypwx 于 2009-11-29 09:40 编辑

精益 · 发表于 2009-11-26 10:44:06

方管铝型材挤压模具上模，以孔来推断模具外圆直径约为250-300MM，挤压机吨位约为800-1200吨。断裂部位在模具受力最大的桥位，裂纹源为图一的从上往下扩展，此裂纹为铝型材挤压模具的常见失效形式。引起此失效的原因主要为：模具设计是否合理（上模承受较大的挤压应力，模具桥位的有效厚度，导流孔设计等都很大程度上决定模具的寿命）模具材料与热处理是否合格（偏析程度，晶粒大小，夹杂物级别，）模具加工是否到位（此问题也较常见，挤压模具还普遍采用非数控机床加工，容易造成加工误差）模具的使用前预热也非常重要（一般的挤压车间采用电炉480度保温预热）。。。。。。。
从几付图来观察：马氏体针较明显，锻造或热处理略显过热。图7左边偏析区组织较基体粗大，
组织的缺陷是否为失效的原因有待探讨，希望大家讨论。。。。。。

HRC · 发表于 2009-11-26 11:08:40

H13，1030°C淬火，温度合理。
从照片上看，组织粗大，晶界明显，而且没有看到碳化物，在第4图左边还有上贝氏体，这是H13吗？
1、材料错了。
2、淬火跑温。

Lord_Like · 发表于 2009-11-26 11:10:27

H13是热作模具钢类比较常用的类型，化学成分的配比基本上得到公认（现在有一种性能热优于H13的作钢材，但是价格要贵35%），其性能好坏主要和源头有关，炼钢的工艺和锻造工艺。由于笔者的图做得非常差，又没找到关键部位，从最后一张图来看，非金属夹杂物很多，材质很补纯净，模具的开裂多数和局部夹杂物偏多以及化学成分偏析有关，这些情况多出在大型模具钢材的1/4厚度部位处。建议笔重新分析：(1)，在开裂源头多取几个样，抛光态一定多做观察，是否有大的多的非金属夹杂(2)，关于“精益”认为的晶粒粗大，很可能和笔者的制作样有关，就是宏观断口去除不彻底而留下的假象，（这个封闭的区域根据我的经验，是一个没有去除干净的污染断口）。（3）工作状态下失效的热作钢，金相组织多为看起来有点粗大的M，应该说，从图上来，热处理无太大问题，只是最后一张图上大量的夹杂物于日本进口H13钢材相悖。
谢谢

HRC · 发表于 2009-11-26 11:22:09

4# Lord_Like

最后一张照片那些黑点我看不是夹杂物，而是制样的问题。

所以因为 · 发表于 2009-11-26 13:07:59

参考同一问题的另外讨论：
http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=50346&extra=page%3D1

wind1.chen · 发表于 2009-11-26 13:08:30

日本的牌号应为SKD61，H13是美国牌号，估计来源有问题。另外，组织有些粗大，裂纹是沿晶扩展，因此建议从晶粒粗大方向入手。

Lord_Like · 发表于 2009-11-26 20:16:05

哎，处来乍到，没看清源头。看过斑斑所以因为的提示连接后，本人对照自己分析的部分热作钢资料。本人发表以下观点：
由于H13是Cr-Mo合金钢材，他们的特点是会提高A点温度，热处理工艺中第2次的保温温度稍微低了，而第3次时间又超级长，回火工艺也不行，估计不是熟练师傅弄的。处处是怕弄出裂纹，但是处处工艺错误！~
表现在：1、第2次保温温度提在900度比较适合，因为CrMo会提高A温度。
      2、温度提到1030后绝对不能用180分钟的时间，大模在15-20分钟也就够了，不然会使得回火M
                  非常粗大，有的甚至淬火时就开裂.
            3、回火问题，很多师傅比较怕做高合金钢的高温回火工艺，因为存在回火脆性，工艺掌握不好就容
         易出问题。但是此模的回火工艺让人不理解------真空炉的冷却速在刚开始阶段相对来说比较慢，
         只是全过程很均匀，气氛好，2次温暖都在550-600长时间停留，这会导致第2相碳铬和碳钼金属
         间化合物析出，加大模具的脆性。因该在回火温度提到550+时短时间保温度，较快速度降到500
                  度以下，再相对较慢速度降低下来。

补充：国际惯例，模具开裂和模具设计有很大关系，这绝对不是分析人员的托词，从图上来开，开裂部位非常薄弱，加上你工艺不好，开裂就来咬这个软骨头了！

ivwypwx · 发表于 2009-11-29 09:51:30

8# Lord_Like

这位同行的见解比较独特哦，您这和理论做法有很大不同哦，愿再闻其详，我想大家都想听听独特做法吧！
15-20分钟就够了？。。。。。。

xys11372 · 发表于 2009-11-29 22:37:20

此模具价值应在40000元左右一个。非常可惜。淬火温度过高。回火不足够是最大原因了。

Lord_Like · 发表于 2009-11-30 09:20:59

吓我一跳，写错了，150-200，从图上来看，淬火时形成的M不是很粗，具体理由不是很好解释（比如回火M的纹理比较细腻），多做就清楚，导致开裂的原因，主要在回火工艺上，但是淬火时的高温度保温时间也不需要3个小时.主要是2次强化和回火脆性问题.

ivwypwx · 发表于 2009-11-30 09:22:51

10# xys11372

你说的淬火温度过高是怎么看的，是看到晶粒粗吗？晶粒粗是保温时间太长吧？

所以因为 · 发表于 2009-11-30 09:48:34

对H13材料来说1030淬火温度是不高的，但实际淬火温度可能高于这个温度，但也许是保温时间偏长的原因。
在我6楼连结的帖子中，因为没有模具的具体尺寸，我问了楼主模具的厚度是多少？回答是厚度200mm。所以我说了热处理工艺是没有什么问题的，现在看了图片，觉得加热时间是有一些偏长，因为模具裂纹处的尺寸是比较单薄的，这是否是造成模具开裂的主要原因呢？如果按照现在的尺寸，我认为回火是没有什么问题的。

renbenfg · 发表于 2009-11-30 09:52:54

我认为是过热了。不见碳化物，马氏体晶粒粗大，保温时间过长。如此应力集中的工件，应该用等温淬火。

所以因为 · 发表于 2009-11-30 10:05:34

对这个结构比较复杂的模具，楼上专家所说的采用等温淬火是很恰当的。
但问题是真空炉是无法执行这一工艺的，这就是真空炉在操作上的一个局限；包括对高速钢刀具在热处理工艺上的应用。

ivwypwx · 发表于 2009-11-30 12:25:42

14\15楼的兄弟说的等温淬火我也一直在考虑，可是正如十五楼说的，真空炉不太好进行等温淬火啊。
有没有用真空炉执行过等温淬火的朋友咯，发表一下意见啊

Lord_Like · 发表于 2009-12-1 13:04:19

如果真的进口钢材，均匀度和纯净度吓人的，夸张一点，低碳合金钢材做过ESR的话，针尖大的碳化物都看不到，他们太均匀了，所以你想看到后来析出的碳化物估计很难.....

ivwypwx · 发表于 2009-12-2 00:52:32

谢谢以上楼主回贴提供帮助。
对于晶粒粗大的原因，我认为是温度稍偏高和保温时间太长（薄处的桥相对于厚的公尖）。 本帖最后由 ivwypwx 于 2009-12-2 00:53 编辑

ivwypwx · 发表于 2009-12-3 01:38:31

有没有人知道KDA1是什么钢，也是日本进口的

ivwypwx · 发表于 2009-12-3 01:41:48

第二张金相图大家看看，深色那个部分不在同一平面，像一个坑，不知是不是材料有气孔

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