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　　H13模具钢半轴旋转锻造模具裂纹破裂分析

　　简要描述;简介

　　11811半轴旋转锻造模具H13热模具钢制造，相当于中国生产的4CR5MOSIV1钢。

　　H13模具钢半轴模具仅在使用中仅加工3到4个锻件。裂缝位于模具中心的蘑菇头的中间，并以整体剥离裂缝形式出现（见图1）。我们开展了物理化学测试和对早期开裂骨折的分析，调查事故的原因，寻找解决方案和措施，导致生产和加工成正常状态，符合产品的正常交货时间，大大提高了企业的经济效益。

　　2.宏观观察

　　在视觉上，半轴锻造模具的中心存在两个透明的同心弧。图下图下方的第一弧的边缘显示出显着的多步条纹，其属于应力集中和延伸。左上角和右上左上的两侧和定位耳膜腔中有一个深沟，用于处理半轴法兰的外端。右定位耳朵模式腔的下边缘具有略微弯曲的多源步骤条纹，沿条纹的裂缝延伸，并且从左侧到左侧的前进直到达到左侧定位耳模式腔。裂缝表示第二裂缝沿着第一环形裂缝延伸形成一排多源步骤条纹，并继续膨胀（在模具的中心），直到上侧的第二弧线。在第二弧度上方的断裂区域中，裂缝迅速扩展到蘑菇头和裂缝的中间。可以看出，第二弧高于裂缝的瞬时断裂带，并且在骨折区中粗糙晶体的h13目前价格中性骨折，这是过热组织的特征形貌（参见图2）。

　　半蘑菇头从半轴旋转锻造模具的中心落下，蘑菇头的破裂对应于半轴旋转锻造模具的破裂。图的顶部的第一弧是主要的裂缝终端线。电弧上的多源步骤条纹更清晰，而较低的第二弧比更突出，整个断裂更加立体，更令人信服，并解释（见图3）。

　　从蘑菇头的表面，我们可以看到左侧和右侧的耳朵模式腔的形状，腔的上槽已经切割，并且下槽保持完整。右定位耳模式腔对应于模具裂缝的裂纹源区，并且在突破处没有明显的变形。由少量挤压损伤引起的裂缝边缘具有少量的挤出损伤，表明裂缝延伸是由最终骨折引起的挤出和变形，进一步证明左侧定位耳罩腔的裂缝是稍后引起的休息。通过线切割切断破碎的半蘑菇头，并进行物理和化学检测和分析。

　　采样位置如图所示，并且沿着断裂边缘部分地采样样品1至3＃。特别地，由于宏观观察，买h13模具钢耳朵模式腔底部的凹槽是尖锐的，并且裂缝沿着腔底部的凹槽的边缘形成。为了发现突破的应力集中太小，沿着左腔的中间部分切割样品。同时，将样品切割在人口普查头中心，以检查在裂缝蘑菇头期间不同阶段（见图4）的不同阶段的断裂特性和微观结构变化。

　　3.化学分析

　　从裂缝故障的半轴模具切割切割尺寸为25mm×25mm×15mm（长度×宽度x厚），并通过Labspark5000精密直接火花谱仪检测其化学成分。测试结果（见计划）表明化学成分符合材料标准。

　　原料化学成分（质量分数）试验结果（％）

　　碳铬钼硅

　　C

　　Si.

　　MN.

　　铬

　　卫生官员

　　V.

　　S.

　　P.

　　标准值

　　0.320.45

　　0.801.20

　　0.200.50

　　4.455.50

　　1.101.75

　　0.801.20

　　≤0.030.

　　≤0.030.

　　测量

　　0.366

　　0.982

　　0.352

　　4.875

　　1.233

　　0.899.

　　0h13目前价格.014

　　0.012

　　4.金色测试

　　样品1是位于模具左侧的耳朵模式腔的中间部分。金属间组织表示腔槽底部的R角度太小，并且R角半径在测量后仅0.40mm。根据该文件，步骤和沟槽的R角半径必须以0.50mm或更大控制，否则应力浓度将很大，并且易于引起热处理淬火和开裂。

　　进一步观察金相组织表明，沿直角弧有三个不同长度的裂缝，每个裂缝几乎垂直于直角弧，裂缝深度小于0.10毫米（见图5）。高故障，第一裂缝是最长的，裂缝开口和尾部之间的间隙宽度基本相同，并且尾部连接到浅灰色的非金属夹杂物，并且夹杂物的头部已熔化成一个洞。低熔点夹杂物的最小熔化温度约为1200℃，表明模具的加热温度应高于该温度（参见图6）。第二个裂缝是中间的短裂缝，其尾巴也钝。裂纹间隙填充高温氧化物。裂缝周围的结构与腔的表面相同，并且存在轻微的氧化和去除。这里的裂缝是挤出和折叠裂缝在成型期间锻造（见图7）。第三裂缝是最短的，并且原因与第二裂缝相同，围绕裂缝的氧化物浸润更明显（见图8）。

　　样品2是模具右侧的耳状腔的中间部分。腔槽底部没有直角，几乎直角，应力集中的理论值是无限的。厚且短的裂缝（见图9）可以在凹槽底部的直角处清晰。当筛网进一步放大时，可以清楚地观察到裂缝是V形开口裂缝，覆盖裂纹间隙两侧的浅灰色高温氧化物，并且附着细长裂纹。裂缝的左边缘也具有较长的怀疑非金属夹杂物。从裂缝开口到暗尾，它应该属于模具锻造的挤出折叠裂缝，细长裂缝属于应力膨胀裂缝（见图10）。

　　3个样品是裂纹蘑菇头的中间部分。当沿图1所示的第一弧的下部区域观察时。如图2所示，破碎的晶体骨折破裂，并且在断裂表面上存在非常薄的浅灰氧化物层。此时的裂缝应该是应力裂纹裂缝的快速膨胀。从断裂覆盖的氧化物薄层是已知裂缝在高温下氧化，因此可以推断出此时的裂缝是热处理淬火应力裂纹。裂缝附近的基组织是相对粗糙的，并且裂缝的上部的白色明亮的圆形斑点是当切割线时由钼导线熔化的颗粒（参见图11）。当观察到第一弧和第二弧之间的区域时，示出了破裂以显示锯齿状的晶体裂纹。断裂左侧的弯曲坑是包含由裂缝延伸引起的夹杂物。突破的右侧是直角坑，这是一种由于过热而削弱的颗粒。裂缝附近的微观结构非常粗糙，表明材料的加热温度非常高（见图12）。部分骨折表明颗粒是粗糙的，并且整个突起在裂缝处可见（见图13）。骨折外部在第二弧中烧蚀，但断裂表面层不被氧化物覆盖，符合裂缝膨胀的最终骨折区的特点，裂缝附近的基质组织仍然相当厚（见图14）。

　　在低镜下观察3＃样品的金相组织。底物中的粗晶点的厚度不均匀，表明材料过热严重（见图15）。在高倍率下，粗晶体点区域显示了马氏体取向结构的厚度，部分甚至粗框架结构，但仍然分离了球形回火的条纹结构（参见图16）。基质结构中存在大量的黑点，这是非金属夹熔孔。由于熔化孔周围的氧化和不利碳和合金，淬透性显着降低[8]。在热处理和淬火期间，过脱机过渡是黑色柔性结构，其也是过热特征结构（参见图17）。包含颗粒的颜色是显而易见的，但黑色屈肌结构并不明显。黑色他妈的围绕着较小的夹杂物（见图18）更明显。

　　5.结论分析

　　11811在锻造工艺中的半轴刺入模具，在定位耳罩的凹槽中具有太小的R角和锐角，在凹槽处过度变形，导致挤出折叠裂缝。腔罐中的过大角度和急性角度在热处理和淬火期间引起非常强烈的应力集中，并且原始的偏离折叠裂缝进一步扩大开裂并前进第一电弧形成环形裂纹。当使用模具时，在锻造应力的作用下h13目前价格，裂缝沿第一电弧形成多源步骤，并继续扩展到模具的中心，直到第二弧。此时，延长的断裂足够大，并且剩余的横截面可以不再承受锻造处理的实际应力，因此裂缝迅速扩展，形成倾斜的切向应力瞬时裂缝区，最终导致蘑菇头模具中心。

　　在模具制造过程中发生了材料结构的过热，从熔融孔和非金属夹杂物的不规则粗晶点。由于高加热温度，高于1200℃，晶粒生长迅速，形成粗糙的微观结构，在随后的热处理期间难以消除。粗糙过热微观结构导致晶体互连和脆化，非金属夹紧熔融孔显着降低了基板的强度，从而进一步降低了材料的强度和韧性，在锻造过程中增加了模具，热处理淬火过程和使用裂解趋势在过程中。