H13钢模具失效分析及解决措施

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1、～1．坐翌．蟹曩蔫H13钢模具失效分析及解决措施山西乎阳重工机械有限公司(侯马043002)陈淑平河南理工大学材料科学与工程学院(焦作454000)冀国良H13(4Cr5MoSiVI)是国际上广泛使用的热作模具力。H13钢根据质量一般被分为普通H13钢和优质H13钢，它具有较高的热强度和硬度、高的耐磨性和韧性，钢。优质H13钢由于采用了较先进的生产工艺，钢质纯以及较好的耐热疲劳性能，广泛应用于制造各种锻模、净，组织均匀，偏析轻微，具有更高的韧性及热疲劳性热挤压模，以及铝、铜及其合金的压铸模。热作模具钢能。普通H13钢则必

2、须进行改锻，以击碎大块非金属夹工作时承受很大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热杂，消除碳化物偏析，细化碳化物，均匀组织。循环引起的热应力及高温氧化，常出现崩裂、塌陷、磨2．模具设计损和龟裂等失效形式。设计模具时，应根据成形零件的材料和几何尺寸确H13热作模具钢的化学成分见附表。定模块的外形尺寸，以保证模具的强度。此外，过小的H13热作模具钢的化学成分(质量分数)(％)圆角半径、壁厚差悬殊的扁宽薄壁截面及孑L、槽位置不合适等，很容易在模具热处理和使用过程中引起过大的CCrMoVsjMnPS应力集中而萌生裂纹。因此，在模具设

3、计中要尽量避免032～4．75～1．10～0．8O～0．80～0．2O～≤O．03≤O．01尖角，孔、槽的位置应合理布置。0．455．551．751．2O1．200．5O3．制造工艺其化学成分特点是：(1)锻造工艺H13钢中合金元素含量较多，锻造(1)中碳，W=0．32％～0．45％，以保证高硬度、时变形抗力较大，且材料的导热性能较差，共晶温度较高韧性和较高的热疲劳抗力。低，稍不注意就会过烧。因此，加热时应在800～900~C(2)加入较多提高淬透性的元素Cr、Mn、Si。Mn区间预热，然后再加热至始锻温度1065～11

4、75~(3。为击可以改变钢在凝固时所形成的氧化物的性质和形状，避碎大块非金属夹杂，消除碳化物偏析，细化碳化物，均免s在晶界上形成低熔点的FeS，而以具有一定塑性的匀组织，锻造时要反复镦粗拔长，总锻比>4。在锻造后MnS存在，从而消除硫的有害影响，改善H13钢的热加的冷却过程中，材料有产生淬火裂纹的倾向，易在心部工性能；Cr和si可以提高回火稳定性。产生横向裂纹，冈此H13钢锻后应进行缓慢冷却。(3)加入产生二次硬化的元素Mo、V，能防止第二(2)切削加工切削加_『二的表面粗糙度对模具热疲类回火脆性，提高回火稳定性。劳性能

5、有很大影响，模具型腔表面应获得较低的粗糙度，一、失效影响因素不能留有刀痕、划伤和毛刺。这些缺陷易引起应力集中，H13钢模具的失效问题是一个复杂的技术难题，可诱发热疲劳裂纹萌生。因此，在加工模具时复杂部位圆以从材料、设计、制造和使用4个方面来分析。角半径过渡处要防止留有刀痕，孑L、槽边缘和根部的毛1．化学成分和冶金质量刺要打磨掉。H13钢属于过共析合金钢类型，组织中存在较多的(3)磨削加工磨削过程中，局部摩擦生热容易引非金属夹杂物、碳化物偏析、中心疏松及白点等缺陷，起烧伤和裂纹等缺陷，并在磨削表面生成残余拉应力，这在很大程

6、度上降低了模具钢的强度、韧性及热疲劳抗从而导致模具过早失效。磨削热引起的烧伤可以使H13参磊工热加工垫塑堡蕉!箜!!塑誓誓WWW．metalworking1950．corn圜；．．垫生坠．1模具表面发生回火直至生成回火马氏体，脆性未回火马免模具温度过高，通常在模具工作的间歇对其进行强制氏体层会大大降低模具的热疲劳性能。如果磨削表面局性冷却，由此造成的模具周期性的激热、激冷作用将会部升温达800~C以上，并且冷却不充分时，则表层材料产生热疲劳裂纹。因此，模具使用结束后应缓慢冷却，会被重新奥氏体化并淬火成马氏体，因而模具表面

7、层会否则将会出现热应力，从而引起模具的开裂失效。H13产生很高的组织应力，同时磨削过程中模具表面温升极钢模具工作时，可采用石墨含量为12％的水基石墨进行快会引起热应力，组织应力和热应力叠加容易使模具产润滑，降低成形力，保证金属在型腔中的正常流动和锻生磨削裂纹。件的顺利脱模；此外，石墨润滑剂还具有散热作用，可(4)电火花加工该加工是现代模具制造过程中不以降低H13钢模具的工作温度。可缺少的精加工手段。火花放电时，局部的瞬时温度高二、失效分析方案达1000℃以上，使放电处的金属熔化和气化，在电火花H13钢模具的制造要经过设计

8、、选材、锻造、退火，加工表面有一被熔化而又重新凝固的金属薄层，其中有以及机加工和热处理等一系列工艺环节，每一工艺环节许多显微裂纹。在显微镜下这一薄层金属呈白亮色，即的工艺设计或操作不当都会造成模具的过早失效，降低白亮层。研究表明，对于高合金化的H13钢，电火花加模具使用寿命。热作模具钢常出现崩裂、塌陷、磨损和工形成的