模具失效案例分析

1、模具失效分析案例模具失效分析案例12 以高速锻前胎模具为对象，研究其早期失效机制，在此基础上优化热处理工艺，提高模具使用寿命，取得了一定成效。012Al 钢模具失效分析钢模具失效分析前胎模具的外形如图1 所示，是轴承行业普遍应用的热挤压模，用012Al( 5Cr4Mo3SiMnVAl) 模具钢制作。012Al 钢具有较高的高温强度和较优良的热疲劳性能1，其热处理工艺流程为: 球化退火淬火3 次回火，最终硬度要求为59 61HRC。1 前胎模具材料及寿命前胎模具材料及寿命 通常，热锻模的常见失效形式有: 表面磨损，高温氧化，热疲劳裂纹。本公司的前胎模具的主要失效形式为型腔表面磨损。表面磨损是指坯

2、料在模具型腔中塑性变形时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料之间产生剧烈的摩擦，从而导致模具磨损而失效。型腔磨损的结果是使成型的坯料实际尺寸偏离设计尺寸，因此磨损达一定程度后的模具因不能再使用而报废。对失效模具进行如下分析。2 模具失效分析模具失效分析用直读光谱法对前胎模具材料成分进行分析，结果列于表1，模具成分与012Al 钢的标准成分1相符合。1) 材料成分材料成分 沿前胎模具横向切割试块，如图2箭头所示从里到外测定的硬度值依次为58 HRC，57 HRC，56 HRC，54 HRC，56 HRC，56 HRC，57HRC，没有达到技术要求值( 59 61 HRC)2） 材料硬度材料

3、硬度 012Al 钢热挤压模的常规退火工艺为860 保温4 5 h，缓冷至550 空冷。其退火显微组织如图3 所示。由图3 可见，按上述工艺退火后012Al 钢组织球化不够充分、不够均匀，这种不良的球化组织将会直接影响模具最终的淬火组织，从而影响模具的使用寿命3) 退火组织退火组织失效的012Al 钢模具的淬火回火工艺为: 1100 油淬， 560 回火2 次，每次2 h。其淬火回火显微组织如图4 所示。由图4 可见，失效模具的淬火回火组织为粗大回火马氏体和少量碳化物，导致材料脆性增大。这种组织的产生可能与模具的退火工艺不当有关。由此看来，前胎模具发生早期失效，寿命很低，是由于模具组织不良和型

4、腔表面硬度偏低，模具耐磨性不好，引起型腔表面磨损过快所造成的。型腔表面硬度偏低可能与淬火工艺不当有关。4) 淬火回火组织淬火回火组织3 3 改进途径改进途径 为了提高前胎模为了提高前胎模具的使用寿命，具的使用寿命，对其热处理工艺对其热处理工艺进行了改进。进行了改进。( 1) 在进行大量试验的基础上优化模具的球化退火工艺由图可知，与图3 所示的退火组织相比，经改进后的工艺球化退火的模具，其退火组织均匀，球化效果大大改善，为获得均匀细小的淬火组织创造了条件。( 2) 对模具的淬火回火工艺进行调整淬火回火组织如图6 所示为均匀细小的回火马氏体，与图4 所示的组织相比，有了明显的改进。5 结论结论 012Al 钢热挤压模具早期失效是由于球化退火和淬火工艺不合理，导致模具显微组织不良、硬度偏低所致。按改进后的工艺退火和淬火后，该模具的显微组