模具鋼熱處理中秧梨，淬火是常見工序。然而盅力，因種種原因妻行，有時難免會產(chǎn)生淬火裂紋，致使前功盡棄。分析裂紋產(chǎn)生原因蹲自，進(jìn)而采取相應(yīng)預(yù)防措施平敏，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。常見淬火裂紋有以下10類型颗介。    

　　1、縱向裂紋

　　裂紋呈軸向苇经，形狀細(xì)而長赘理。當(dāng)模具完全淬透即無心淬火時，心部轉(zhuǎn)變?yōu)楸热葑畲蟮拇慊瘃R氏體扇单，產(chǎn)生切向拉應(yīng)力商模，模具鋼的含碳量愈高，產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力愈大蜘澜，當(dāng)拉應(yīng)力大于該鋼強(qiáng)度極限時導(dǎo)致縱向裂紋形成施流。以下因素又加劇了縱向裂紋的產(chǎn)生： (1)鋼中含有較多S、P鄙信、Sb瞪醋、Bi、Pb装诡、Sn银受、As等低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)，鋼錠軋制時沿軋制方向呈縱向嚴(yán)重偏析分布鸦采，易產(chǎn)生應(yīng)力集中形成縱向淬火裂紋宾巍，或原材料軋制后快冷形成的縱向裂紋未加工掉保留在產(chǎn)品中導(dǎo)致最終淬火裂紋擴(kuò)大形成縱向裂紋； (2)模具尺寸在鋼的淬裂敏感尺寸范圍內(nèi)(碳工具鋼淬裂危險(xiǎn)尺寸為8-15mm蜗南，中低合金鋼危險(xiǎn)尺寸為25-40mm)或選擇的淬火冷卻介質(zhì)大大超過該鋼的臨界淬火冷卻速度時均易形成縱向裂紋叭蜂。

　　預(yù)防措施： (1)嚴(yán)格原材料入庫檢查，對有害雜質(zhì)含量超標(biāo)鋼材不投產(chǎn)饰测； (2)盡量選用真空冶煉唬研，爐外精煉或電渣重熔模具鋼材； (3)改進(jìn)熱處理工藝紧甫，采用真空加熱昵鳍、保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火匀洪； (4)變無心淬火為有心淬火即不完全淬透难宋，獲得強(qiáng)韌性高的下貝氏體組織等措施，大幅度降低拉應(yīng)力厕扼，能有效避免模具縱向開裂和淬火畸變乙闰。

　　2．橫向裂紋

　　裂紋特征是垂直于軸向。未淬透模具，在淬硬區(qū)與未淬硬區(qū)過渡部分存在大的拉應(yīng)力峰值互墓，大型模具快速冷卻時易形成大的拉應(yīng)力峰值必尼，因形成的軸向應(yīng)力大于切向應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生橫向裂紋篡撵。鍛造模塊中S判莉、P．Sb，Bi育谬，Pb券盅，Sn，As等低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)的橫向偏析或模塊存在橫向顯微裂紋膛檀，淬火后經(jīng)擴(kuò)展形成橫向裂紋锰镀。

　　預(yù)防措施： (1)模塊應(yīng)合理鍛造，原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2—3之間咖刃，鍛造采用雙十字形變向鍛造泳炉，經(jīng)五鐓五拔多火鍛造，使鋼中碳化物和雜質(zhì)呈細(xì)嚎杨、小花鹅，勻分布于鋼基體，鍛造纖維組織圍繞型腔無定向分布磕潮，大幅度提高模塊橫向力學(xué)性能昵裁，減少和消除應(yīng)力源； (2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)：在鋼的Ms點(diǎn)以上快冷暖经，大于該鋼臨界淬火冷卻速度祈痢，鋼中過冷奧氏體產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力缕沟，內(nèi)層為張應(yīng)力姚菱，相互抵消，有效防止熱應(yīng)力裂紋形成葛暇，在鋼的Ms—Mf之間緩冷皂汞，大幅度降低形成淬火馬氏體時的組織應(yīng)力。當(dāng)鋼中熱應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)力總和為正(張應(yīng)力)時尼软，則易淬裂熄晕，為負(fù)時，則不易淬裂便透。充分利用熱應(yīng)力尔网，降低相變應(yīng)力，控制應(yīng)力總和為負(fù)航厚，能有效避免橫向淬火裂紋發(fā)生顷歌。CL-1有機(jī)淬火介質(zhì)是較理想淬火劑锰蓬，同時可減少和避免淬火模具畸變，還可控制硬化層合理分布眯漩。調(diào)正CL-1 淬火劑不同濃度配比芹扭，可得到不同冷卻速度，獲得所需硬化層分布赦抖，滿足不同模具鋼需求舱卡。

　　3．弧狀裂紋

　　常發(fā)生在模具棱角角、缺口摹芙、孔穴灼狰、 凹模接線飛邊等形狀突變處。這是因?yàn)楦『蹋慊饡r棱角處產(chǎn)生的應(yīng)力是平滑表面平均應(yīng)力的10倍。另外份汗， (1)鋼中含碳(C)量和合金元素含量愈高盈电，鋼Ms點(diǎn)愈低，Ms點(diǎn)降低2℃伤刑，則淬裂傾向增加1．2倍探快，Ms點(diǎn)降低8℃，淬裂傾向則增加8倍入撇； (2)鋼中不同組織轉(zhuǎn)變和相同組織轉(zhuǎn)變不同時性榨狐，由于不同組織比容差，造成巨大組織應(yīng)力晤裆，導(dǎo)致組織交界處形成弧狀裂紋咱漱； (3)淬火后未及時回火，或回火不充分停间，鋼中殘余奧氏體未充分轉(zhuǎn)變温履，保留在使用狀態(tài)中，促進(jìn)應(yīng)力重新分布叙棚，或模具服役時殘余奧氏體發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力亥护，當(dāng)綜合應(yīng)力大于該鋼強(qiáng)度極限時便形成弧狀裂紋； (4)具有第二類回火脆性鋼粗排，淬火后高溫回火緩冷绎彪，導(dǎo)致鋼中P，s等有害雜質(zhì)化合物沿晶界析出兽赁，大大降低晶界結(jié)合力和強(qiáng)韌性状答，增加脆性，服役時在外力作用下形成弧狀裂紋闸氮。

　　預(yù)防措施： (1)改進(jìn)設(shè)計(jì)剪况，盡量使形狀對稱教沾，減少形狀突變，增加工藝孔與加強(qiáng)筋译断， 或采用組合裝配授翻； (2)圓角代直角及尖角銳邊，貫穿孔代盲孔孙咪，提高加工精度和表面光潔度堪唐，減少應(yīng)力集中源，對于無法避免直角翎蹈、尖角銳邊淮菠、盲孔等處一般硬度要求不高，可用鐵絲荤堪、石棉繩合陵、耐火泥等進(jìn)行包扎或填塞，人為造成冷卻屏障办适，使之緩慢冷卻淬火玉唉，避免應(yīng)力集中，防止淬火時弧狀裂紋形成点溶；(3)淬火鋼應(yīng)及時回火婚拭，消除部分淬火內(nèi)應(yīng)力，防止淬火應(yīng)力擴(kuò)展比端； (4)較長時間回火墅波，提高模具抗斷裂韌性值； (5)充分回火侵念，得到穩(wěn)定組織性能帚棚；(6)多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力； (7)合理回火朵聪，提高鋼件疲勞抗力和綜合機(jī)械力學(xué)性能暗环； (8)對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應(yīng)快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性亮花，防止和避免淬火時弧狀裂紋形成副瀑。

　　4．剝離裂紋

　　模具服役時在應(yīng)力?用下，淬火硬化層一塊塊從鋼基體中剝離恋谭。因模具表層組織和心部組織比容不同糠睡，淬火時表層形成軸向、切向淬火應(yīng)力疚颊，徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力狈孔，并向內(nèi)部突變，在應(yīng)力急劇變化范圍較窄處產(chǎn)生剝離裂紋材义，常發(fā)生于經(jīng)表層化學(xué)熱處理模具冷卻過程中均抽，因表層化學(xué)改性與鋼基體相變不同時性引起內(nèi)外層淬火馬氏體膨脹不同時進(jìn)行嫁赏，產(chǎn)生大的相變應(yīng)力，導(dǎo)致化學(xué)處理滲層從基體組織中剝離油挥。如火焰表面淬硬層潦蝇、高頻表面淬硬層、滲碳層深寥、碳氮共滲層攘乒、滲氮層、滲硼層怀程、滲金屬層等袁挟。化學(xué)滲層淬火后不宜快速回火遣备，尤其是300~C以下低溫回火快速加熱拘栅，會促使表層形成拉應(yīng)力，而鋼基體心部及過渡層形成壓縮應(yīng)力休贴，當(dāng)拉應(yīng)力大于壓縮應(yīng)力時嘁压，導(dǎo)致化學(xué)滲層被拉裂剝離。

　　預(yù)防措施： (1)應(yīng)使模具鋼化學(xué)滲層濃度與硬度由表至內(nèi)平緩降低已堆，增強(qiáng)滲層與基體結(jié)合力，滲后進(jìn)行擴(kuò)散處理能使化學(xué)滲層與基體過渡均勻揣喻；(2)模具鋼化學(xué)處理之前進(jìn)行擴(kuò)散退火你拗、球化退火、調(diào)質(zhì)處理汰畔，充分細(xì)化原始組織括绣，能有效防止和避免剝離裂紋產(chǎn)生，確保產(chǎn)品質(zhì)量捂滓。

　　5．網(wǎng)狀裂紋

　　裂紋深度較淺监氢，一般深約0.01-1.5mm，呈輻射狀藤违，別名龜裂浪腐。原因主要有： (1)原材料有較深脫碳層，冷切削加工未去除顿乒，或成品模具在氧化氣氛爐中加熱造成氧化脫碳议街； (2)模具脫碳表層金屬組織與鋼基體馬氏體含碳量不同，比容不同璧榄，鋼脫碳表層淬火時產(chǎn)生大的拉應(yīng)力特漩，因此，表層金屬往往沿晶界被拉裂成網(wǎng)狀骨杂； (3)原材料是粗晶粒鋼涂身，原始組織粗大雄卷，存在大塊狀鐵素體，常規(guī)淬火無法消除蛤售，保留在淬火組織中丁鹉，或控溫不準(zhǔn)，儀表失靈左启，發(fā)生組織過熱吻讽，甚至過燒，晶粒粗化技腻，失去晶界結(jié)合力值资，模具淬火冷卻時鋼的碳化物沿奧氏體晶界析出，晶界強(qiáng)度大大降低仓筷，韌性差雏仆，脆性大，在拉應(yīng)力作用下沿晶界呈網(wǎng)狀裂開聂弓。

　　預(yù)防措施： (1)嚴(yán)格原材料化學(xué)成分．金相組織和探傷檢查狠浮，不合格原材料和粗晶粒鋼不宜作模具材料； (2)選用細(xì)晶粒鋼拔若、真空電爐鋼门冷，投產(chǎn)前復(fù)查原材料脫碳層深度，冷切削加工余量必須大于脫碳層深度驳楞； (3)制訂先進(jìn)合理熱處理工藝叮凸，選用微機(jī)控溫儀表，控制精度達(dá)到±1.5℃献烦，定時現(xiàn)場校驗(yàn)儀表滓窍； (4)模具產(chǎn)品最終處理選用真空電爐、保護(hù)氣氛爐和經(jīng)充分脫氧鹽浴爐加熱模具產(chǎn)品等措施巩那，有效防止和避免網(wǎng)狀裂紋形成吏夯。

　　6．冷處理裂紋

　　模具鋼多為中，高碳合金鋼即横，淬火后還有部分過冷奧氏體未轉(zhuǎn)變成馬氏體噪生，保留在使用狀態(tài)中成為殘余奧氏體，影響使用性能令境。若置于零度以下繼續(xù)冷卻杠园，能促使殘余奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，因此舔庶，冷處理的實(shí)質(zhì)是淬火繼續(xù)抛蚁。室溫下淬火應(yīng)力和零度下淬火應(yīng)力疊加，當(dāng)疊回應(yīng)力超過該材料強(qiáng)度極限時便形成冷處理裂紋惕橙。

　　預(yù)防措施： (1)淬火后冷處理之前將模具置于沸水中煮30—60min瞧甩，可消除15％-25％淬火內(nèi)應(yīng)力并使殘余奧氏體穩(wěn)定化钉跷，再進(jìn)行-60℃常規(guī)冷處理，或進(jìn)行-120℃深冷處理湖弱，溫度愈低册榔，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體量愈多，但不可能全部轉(zhuǎn)變完祖修，實(shí)驗(yàn)表明瘤薪，約有2％-5％殘余奧氏體保留下來，按需要保留少量殘余奧氏體可松馳應(yīng)力炊健，起緩沖作用揽仔，因殘余奧氏體又軟又韌，能部分吸收馬氏體化急劇膨脹能量凰茫，緩和相變應(yīng)力琅戏； (2)冷處理完畢后取出模具投入熱水中升溫，可消除40％-60％冷處理應(yīng)力必工，升溫至室溫后應(yīng)及時回火择常，冷處理應(yīng)力進(jìn)一步消除，避免冷處理裂紋形成球垂，獲得穩(wěn)定組織性能滋戳，確保模具產(chǎn)品存放和使用中不發(fā)生畸變。

　　7．磨削裂紋

　　常發(fā)生在模具成品淬火啥刻、回火后磨削冷加工過程中胧瓜，多數(shù)形成的微細(xì)裂紋與磨削方向垂直，深約0.05—1.0mm郑什。 (1)原材料預(yù)處理不當(dāng)，未能充分消除原材料塊狀蒲肋、網(wǎng)狀蘑拯、帶狀碳化物和發(fā)生嚴(yán)重脫碳； (2)最終淬火加熱溫度過高兜粘，發(fā)生過熱申窘，晶粒粗大，生成較多殘余奧氏體孔轴； (3)在磨削時發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)相變剃法，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，組織應(yīng)力大路鹰，加上因回火不充分贷洲，留有較多殘余拉應(yīng)力，與磨削組織應(yīng)力疊加议幻，或因磨削速度诀次、進(jìn)刀量大及冷卻不當(dāng)赃律，導(dǎo)致金屬表層磨削熱急劇升溫至淬火加熱溫度，隨之磨削液冷卻凳慈，造成磨削表層二次淬火咆比，多種應(yīng)力綜合，超過該材料強(qiáng)度極限氨缅，便引起表層金屬磨削裂紋扩芋。

　　預(yù)防措施： (1)對原材料進(jìn)行改鍛，多次雙十字形變向鐓拔鍛造妖局，經(jīng)四鐓四拔聪痢，使鍛造纖維組織圍繞型腔或軸線呈波浪形對稱分布，并利用最后一火高溫余熱進(jìn)行淬火下伙，接著高溫回火默徘，能充分消除塊狀、網(wǎng)狀吗浩、帶狀和鏈狀碳化物建芙，使碳化物細(xì)化至2-3級； (2)制訂先進(jìn)的熱處理工藝懂扼，控制最終淬火殘余奧氏體含量不超標(biāo)禁荸； (3)淬火后及時進(jìn)行回火、消除淬火應(yīng)力阀湿； (4)適當(dāng)降低磨削速度赶熟、磨削量，磨削冷卻速度陷嘴，能有效防止和避免磨削裂紋形成映砖。

　　8．線切割裂紋

　　該裂紋出現(xiàn)在經(jīng)過淬火、回火的模塊在線切割加工過程中灾挨，??程改變了金屬表層邑退、中間層和心部應(yīng)力場分布狀態(tài)，淬火殘余內(nèi)應(yīng)力失去平衡變形劳澄，某一區(qū)域出現(xiàn)大的拉應(yīng)力地技，此拉應(yīng)力大干該模具材料強(qiáng)度極限時導(dǎo)致炸裂，裂紋是弧尾狀剛勁變質(zhì)層裂紋秒拔。實(shí)驗(yàn)表明墅纲，線切割過程是局部高溫放電和迅速冷卻過程，使金屬表層形成樹枝狀鑄態(tài)組織凝固層恐呢，產(chǎn)生600-900MPa拉應(yīng)力和厚約0．03mm的高應(yīng)力二次淬火白亮層游淆。裂紋產(chǎn)生原因： (1)原材料存在嚴(yán)重的碳化物偏析； (2)儀表失靈，淬火加熱溫度過高峡徽，晶粒粗大蓬甩，降低材料強(qiáng)韌性，增加脆性绣首； (3)淬火工件未及時回火和回火不充分珠慧，存在過大的殘余內(nèi)應(yīng)力和線切割過程中形成的新內(nèi)應(yīng)力疊加導(dǎo)致線切割裂紋。

　　預(yù)防措施： (1)嚴(yán)格原材料入庫前檢查施旱，確保原材料組織成分合格唬辛，對不合格原材料必須進(jìn)行改鍛，擊碎碳化物乌迎，使化學(xué)成分泉扛、金相組織等達(dá)到技術(shù)條件后方可投產(chǎn)。模塊熱處理前加工成品需留足一定磨量后淬火．回火区转、線切割苔巨； (2)入爐前校驗(yàn)儀表，選用微機(jī)控溫废离，控溫精度±1.5℃侄泽，真空爐、保護(hù)氣氛爐加熱蜻韭，嚴(yán)防過熱和氧化脫碳悼尾；(3)采用分級淬火、等溫淬火和淬火后及時回火肖方，多次回火闺魏，充分消除內(nèi)應(yīng)力，為線切割創(chuàng)造條件俯画； (4)制訂科學(xué)合理線切割工藝析桥。

　　9．疲勞斷裂

　　模具服役時在交變應(yīng)力反復(fù)作用下形成的顯微疲勞裂紋緩慢擴(kuò)展，導(dǎo)致突然疲勞斷裂艰垂。 (1)原材料存在發(fā)紋烹骨、自點(diǎn)、孔隙矩袖、疏松、非金屬夾雜第六、碳化物嚴(yán)重偏析拖牢、帶狀組織、塊狀游離鐵素體冶金組織缺陷乙遵，破壞了基體組織連續(xù)性浦忠，形成不均勻應(yīng)力集中。鋼錠中112未排除轮庵，導(dǎo)致軋制時形成白點(diǎn)韩记。鋼中存在Sb硫联、Bi、 Pb喂交、Sn援仍、As和S、P等有害雜質(zhì)察夕，鋼中的P易引起冷脆妖坡，而s易引起熱脆，S区匣，P有害雜質(zhì)超標(biāo)均易形成疲勞源偷拔； (2)化學(xué)滲層過厚、濃度過大亏钩、滲層過度莲绰、硬化層過淺、過渡區(qū)硬度低等都可導(dǎo)致材料疲勞強(qiáng)度急劇降低姑丑； (3)當(dāng)模面加工粗糙蛤签、精度低、光潔度差彻坛，以及刀紋顷啼，刻字、劃痕昌屉、碰傷钙蒙、腐蝕麻面等也易引起應(yīng)力集中導(dǎo)致疲勞斷裂。

　　預(yù)防措施： (1)嚴(yán)格選材间驮，確保材質(zhì)躬厌，控制Pb、As试填、Sn等低熔點(diǎn)雜質(zhì)與S坠狈、P非金屬雜質(zhì)含量不超標(biāo)； (2)投產(chǎn)前進(jìn)行材質(zhì)檢查三麦，不合格原材料不投產(chǎn)墙冻； (3)選用具有純潔度高、雜質(zhì)少屈宿、化學(xué)成分均勻奏尽、晶粒細(xì)．碳化物小、等向性能好脸嗜，疲勞強(qiáng)度高等特點(diǎn)的電渣重熔精煉鋼菠珍，對模具型面表面噴丸強(qiáng)化和表面化學(xué)滲層改性強(qiáng)化處理，使金屬表層為預(yù)壓應(yīng)力，抵消模具服役時產(chǎn)生的拉應(yīng)力阴香，提高模具型面疲勞強(qiáng)度离秸； (4)提高模具型面加工精度和光潔度； (5)改善化學(xué)滲層和硬化層組織性能恳蹲； (6)采用微機(jī)控制化學(xué)滲層厚度虐块、濃度和硬化層厚度。

　　10．應(yīng)力腐蝕裂紋

　　該裂紋常發(fā)生在使用過程中阱缓。金屬模具因化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)過程非凌，引起從表至內(nèi)組織結(jié)構(gòu)損壞腐蝕作用而產(chǎn)生開裂，這就是應(yīng)力腐蝕裂紋荆针。模具鋼因熱處理后組織不同敞嗡，抗蝕性能也不同。最耐蝕組織為奧氏體(A)航背，最易腐蝕組織為屈氏體(T)喉悴，依次為鐵素體(F)一馬氏體(M)一珠光體(P)一索氏體(S)。因此玖媚，模具鋼熱處理不宜得到T組織箕肃。淬火鋼雖經(jīng)回火，但因回火不充分今魔，淬火內(nèi)應(yīng)力或多或少依然存在勺像，模具服役時在外力作用下也會產(chǎn)生新的應(yīng)力，凡有應(yīng)力存在于金屬模具中就會有應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生错森。

　　預(yù)防措施： (1)模具鋼淬火后應(yīng)及時回火痛但，充分回火，多次回火东种，以消除淬火內(nèi)應(yīng)力乖靠； (2)模具鋼淬火后一般不宜在350-400~C回火，因T組織常在此溫度出現(xiàn)撮译，發(fā)生有T組織模具應(yīng)重新處理萤忘，模具應(yīng)進(jìn)行防銹處理，提高抗蝕性能龄羽； (3)熱作模具服役前進(jìn)行低溫預(yù)熱悔邀，冷作模具服役一個階段后進(jìn)行一次低溫回火消除應(yīng)力，不僅能防止和避免應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生砂姥，還可大幅度提高模具使用壽命删舀，一舉兩得，有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益店麻。

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