维普资讯 58 模具工业2002．No．9总 259 5CrMnMo锻模使用中的失效分析与防止措施 周 健 ，彭 程，罗召光 (湖南建材高等专科学校，湖南衡阳 421008) 摘要：介绍了5CrMnMo钢化学组成、热处理工艺、锻模的工作条件及其失效形式 (型腔棱边磨损、型腔 塌陷及冷热疲劳裂纹)，并介绍了一些防止措施，即通过改进热处理工艺而提高模具使用寿命 。 关键词 ：锻模 ；失效 ；热处理工艺 中图分类号 ：TG315．2：TG162．41 文献标识码 ：B 文章编号 ：1001—2168(2002)09—0058—02 The Invalidation Analysis of working 5CrM nM o Forging Die and W ay of Precautions ZHOU Jian ，PENG Cheng ，LUO Zhao-guang (1．HunanBuilding MaterialHigh TrainingSchool。Hengyang，Hunan 421008，China) Abstract：Thepaperintroducedthe5CrMnMosteel。includingthe chemicalcomposition，theheat treatmenttechnology，theforgingdieworking condition，andtheinvalidationform (such a8the cavityarriswear，thecavitysubsidence，thecoldandtheheatfatiguecrackle)．Thentheauthor gavesomeprecautionsofprolongingthemouldlifebyimprovingtheheattreatmenttechnology． Key words：forging die：invalidation：heattreatmenttechnology 1 模具的工作条件 工后淬火温度为 840～860C，油冷到 180C，立即出 锻模用 5CrMnMo钢 ，其化学成分见表 1。某 油装炉回火，回火温度为440～470C，硬度要求为 5CrMnMo钢制 锻 模 ，直 径 为 ~280mm，高度 44～47HRC。 250mm 。 锻模安装在4500kN摩擦压力机上工作，被加 表 1 5CrMnMo钢的化学成分 (％) 工坯料为 45钢 ，在高温盐浴炉中加热 (其 目的是达 C Mn l Si Cr MO P、S 到加热均匀，防止氧化，但应注意清除净盐液)到 0．5～0．61．2～1．6l0．25～0．60．6～0．90．15～0．3 ≤0．03 1000～1IO0*C，每分钟锻压 10件。每锻压一件后。 在模具型腔表面涂敷机油作为润滑剂兼冷却剂，模 模具的加工工艺如下 ：下料一锻造一退火一粗 具在工作前预热到 300C左右。 加工一调质一精加工一淬火 +回火一研磨。 锻模的平均寿命为 1200件左右，其主要失效 始锻温度为 1050℃左右，终锻温度为 850℃左 形式为型腔棱边磨损、型腔塌陷及冷热疲劳裂纹。三牛注册登陆 右，锻造 比为 2。退火工艺为 830 850℃加热炉冷， 调质工艺为860*(3加热油冷，670 680C回火 。精加 2 模具的失效分析 (1)硬度。将模具剖成小块，测量从型腔表面到 作者简介 ：周健 (1966一)，男，湖南常宁人，讲师，主要从事机械 心部的洛氏硬度，发现距表面 5mm 以内的硬度为 工程材料、模具制造技术等课程的教学及科研工作，地址：湖南 39～40HRC，距表面 10ram 处 ，硬度 即降到 衡 阳市，湖南省建材高等专科学校机械系，电线HRC。由此可 收稿 日期：2002—02—22 见，模具的硬度没有达到技术条件所规定的要求 (小 材料辊环的研究[J】．机械工程学报，2001，(11) 尤显卿，郑玉春，杜晓东等 ．DGJW40钢结硬质合金 [2】 储少军，刁淑生，李永村等 ．ESR前后硬质合金中WC 淬火与回火的研究 J【】．硬质合金 。1998。(1) 形貌变化的分形研究 J【】．钢铁研究学报 ．2001，(1) 王荣滨 ．耐火砖成形模的选材及制造工艺研究[J】． [3】 尤显卿，郑玉春。杜晓东等 ，DGJW40钢结硬质合金 硬质合金 ，2000．(4) 退火处理的初探 [J】．硬质合金，1999，(1) 维普资讯 模具工业2002．No．9总 259 59 型模具44--47HRC)，并可看出硬化层很薄。 进后，提高了模具的表面硬度 ，进而提高了型腔的耐 (2)显微组织 。模具型腔表面为 回火马 氏体组 磨性，并提高了冷热疲劳抗力及塑性变形抗力，从而 织，心部为回火马 氏体 +上 贝氏体组织。在距表面 使模具寿命大为提高，锻模的平均寿命现提高到了 约 25mm处，就 出现上贝氏体组织 。显微组织分析 6000件左右。 结果，进一步证实了模具在淬火时，仅表面一薄层 由以上分析可知，经改进热处理工艺后，使模具 冷却到Ms点以下，获得了马 氏体组织，其他部分在 的寿命提高了4倍。达到如下 2个 目的：一是使模具 淬火时，仅部分奥 氏体转变成马 氏体，没有转变的 型腔表面全部为 回火马氏体组织 ，增强模具型腔的 奥氏体在 回火时转变成上贝氏体。 耐磨性；二是使奥氏体转变为马氏体尽可能多，以提 (3)模具失效原因。因模具表面硬度没有超过 高其淬透性，进而达到提高冷热疲劳抗力及塑性变 40HRC，表面硬度偏低，是引起棱角磨损的主要原 形抗力等。一方面 5CrMnMo热作模具钢的型腔表 因。表面硬度不高 ，再加上心部强度很低，是引起型 面由于受热而软化，因而其耐磨性大为降低，另外， 腔塌陷的主要原因。如要提高模具寿命，必须满足 高温氧化腐蚀作用产生的氧化皮也起到磨料的作用 下列要求：①提高表面硬度 (特别是红硬性)，以提 加速磨损。另一方面，锻压钢件的模具与坯料接触 高型腔的耐磨性 ；②提高淬透性，即增加硬化层的 时，表层立即升温到 600～900C，而 内层尚处于较 厚度，以提高型腔的抗塌陷 (塑性变形)能力；③适 低的温度，表面层受热而膨胀，但受 内层的约束，因 当提高奥氏体化温度，有利于提高淬透性 、红硬性 、 而表面产生压应力，压应力的数值一般均大于模具 热稳定性及冷热疲劳抗力。 材料在该状态下
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