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Cr12MoV工具钢热处理线切割开裂原因分析与防止措施
作者:上海聚晋实业有限公司     点击:2482     发布时间:2011-08-24

开裂原因1:回火温度低。由于模具钢因硬度较高(59--61HRC),该钢淬火后低温回火(200℃),低温回火虽然会提高材料的硬度,但残余应力较大,一、二次回火很难较大幅度消除淬火后的残余应力,再加上模具硬度高、脆性大,材料对裂纹敏感,更容易造成模具线切割后断裂。开裂原因2:局部残余应力。由于模具钢淬火处理使表面呈压应力状态,心部则呈拉应力状态,在未线切割前,模具整体呈应力平衡状态。但在模具线切割加工的过程当中,随着钼丝的移动,淬火后存在的残余应力不断发生变化,重新分布,破坏了模具内部原来维持的应力平衡状态,使得材料发生变形。因此在线切割加工过程中,重新分布的内应力成为拉应力,当拉应力值超过材料的强度极限时,便容易在线切割的边缘产生裂纹并可能扩展,从而引起开裂,产生解理断裂。因此残余应力是造成工件开裂的主要原因。开裂原因3:碳化物。Cr12MoV属于高碳高铬钢,碳的质量分数高,形成的碳化物多(约占20%左右),主要是铬铁复合碳化物,硬度很高,由于Cr的大量存在,使碳化物分布不均匀,常呈带状分布,带状碳化物区时一个脆性区,其硬度低,塑性和韧性差,不能承受大的冲击力,裂纹容易在这里萌生与扩展。另外,Cr12MoV钢颗粒较大的碳化物常常有空洞、错位等缺陷汇集, 在交变负荷的作用下,这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。防止Cr12MoV工模具钢开裂的建议1、合理锻造。大块的碳化物无法通过热处理来改变,它只有通过锻造才能使这些碳化物破碎并沿金属的变形方向分布,在锻造方法上,即多向反复镦粗-拨长-镦粗,而且要严格按照正确的锻造操作规程进行,以使组织中粗大的条状和块状碳化物充分破碎,消除带状组织的存在,一获得均匀的组织和力学性能。2、原材进行预热热处理方法。(Ac1以上30-50℃)的上限加热(不要超过1050℃),碳化物溶解充分,增加了奥氏体中的碳含量,有利于提高淬透性和淬火硬度,在满足淬透性的前提下,尽量缓慢冷却,采取分级和等温的方式,降低淬火残余应力,在保证硬度的前提下,回火内温度尽量取上限值,有时为了较好的消除淬火时产生的应力,可以将回火温度提高到二次硬化区,保证回火质量,使残余奥氏体充分转变为回火马氏体,以达到回火充分、减少应力、稳定组织的目的,并且模具硬度也能达到59-61HRC,能满足模具的使用要求,并且能避免模具线切割时的开裂问题。3、采取正确的切割工艺路线。材料热处理前预开工艺腔留余量,开腔后再经过淬火处理,可改善淬火时的表面温差,有利于中心部位的冷却,使刃口部位有足够的硬度,是淬硬层加深,并能改变内应力分布,尽量使最大拉应力的位置远离切割区,同时采取细丝和慢切的工艺参数,可减少应力的产生,从而减小变形。此外,还要注意预留起点穿丝工艺孔、采用正确的加工路线等,以尽可能减少附加应力的产生,防止模具的开裂。结论热处理可引起模具内的残余应力增大,加上线切割时残余应力重新分布,在模具局部边缘产生超过材料拉伸强度极限的拉应力是造成模具开裂的主要原因;共晶碳化物严重超标,也是该模具开裂的另一原因。
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