1. Продольные трещины
Трещины осевые, тонкие и длинные по форме. При полной закалке формы, то есть бесцентровой закалке, сердечник превращается в закаленный мартенсит с наибольшим удельным объемом, создавая касательные растягивающие напряжения. Чем выше содержание углерода в стали литейной формы, тем больше создается касательное растягивающее напряжение. При превышении предела прочности стали образуются продольные трещины. Следующие факторы усиливают возникновение продольных трещин: (1) Сталь содержит большое количество легкоплавких вредных примесей, таких как S, P, Sb, Bi, Pb, Sn, As и т. д., и стальной слиток сильно сегрегируется в продольном направлении вдоль направления прокатки во время прокатки. , легко вызвать концентрацию напряжений с образованием продольных закалочных трещин, или продольные трещины, образовавшиеся в результате быстрого охлаждения сырья после прокатки, не обрабатываются и не сохраняются в изделии, в результате чего окончательные закалочные трещины расширяются и образуют продольные трещины; (2) Размер формы находится в пределах диапазона размеров стали, чувствительного к закалочному растрескиванию. Продольные трещины могут образовываться при выборе закалочной охлаждающей среды (опасный размер закалочных трещин составляет 8-15мм для углеродистой инструментальной стали и 25-40мм для средне- и низколегированной стали) или при выбранной закалке охлаждающая среда значительно превышает критическую скорость закалочного охлаждения стали.
Профилактические меры: (1) Строго проверять сырье при поступлении на склад и не запускать в производство стальную продукцию с содержанием вредных примесей; (2) Попробуйте использовать литейную сталь вакуумной плавки, внепечного рафинирования или электрошлакового переплава; (3) Улучшите процесс термообработки и используйте вакуумный нагрев, нагрев защитной атмосферы и достаточный нагрев соляной ванны для раскисления, а также ступенчатую закалку и изотермическую закалку; (4) замена непреднамеренной закалки на преднамеренную закалку, то есть неполную закалку, получение прочной и жесткой структуры нижнего бейнита и другие меры, значительно снижающие растягивающее напряжение, что позволяет эффективно избежать продольного растрескивания и деформации формы при закалке.
2. Поперечные трещины
Характеристики трещины перпендикулярны осевому направлению. В незакаленных формах наблюдается большой пик растягивающего напряжения на переходе между закаленной зоной и незакаленной зоной. Когда большая форма быстро охлаждается, легко образуется большой пик растягивающего напряжения. Потому что образующееся осевое напряжение больше, чем касательное напряжение, что приводит к боковому напряжению. трескаться. С, П. в ковочном модуле. Латеральная сегрегация вредных примесей с низкой температурой плавления, таких как Sb, Bi, Pb, Sn, As и т. д., или поперечные микроскопические трещины в модуле, которые после закалки расширяются и образуют поперечные трещины.
Профилактические меры: (1) Модуль должен быть разумно подделан. Отношение длины исходного материала к диаметру, то есть коэффициент ковки, предпочтительно составляет от 2 до 3. Для ковки используется двойная крестообразная поковка с изменением направления, и ее куют с пятью высадками, пятью вытяжками и несколькими обжигами, чтобы сделать сталь в центре. Карбиды и примеси мелкие и мелкие, равномерно распределены в стальной матрице, а структура ковочного волокна распределена ненаправленно по полости, что значительно улучшает поперечные механические свойства модуля, а также уменьшает и устраняет источники напряжений; (2) Выберите идеальную скорость охлаждения и охлаждающую среду: быстрое охлаждение выше точки Ms стали, превышающее критическую скорость закалочного охлаждения стали, напряжение, создаваемое переохлажденным аустенитом в стали, является термическим напряжением, поверхностный слой - сжимающее напряжение, а внутренний слой - растягивающее напряжение, компенсируя друг друга, эффективно предотвращая термические напряжения. Трещины образуются и медленно охлаждаются между Ms-Mf стали, что значительно снижает организационные напряжения при формировании закаленного мартенсита. Когда сумма термического напряжения и соответствующего напряжения в стали положительна (растягивающее напряжение), ее легко закалить и растрескать. Когда он отрицательный, его нелегко погасить и расколоть. Полное использование термического напряжения, снижение напряжения фазового перехода и контроль отрицательной суммы напряжений могут эффективно избежать возникновения поперечных закалочных трещин. Органическая закалочная среда CL-1 является идеальным закалочным агентом, который позволяет уменьшить и избежать деформации формы для закалки, а также контролировать разумное распределение закаленного слоя. Регулируя различные соотношения концентраций закалочного агента CL-1, можно получить разные скорости охлаждения и получить необходимое распределение закаленного слоя для удовлетворения потребностей различных сталей литейной формы.
3. Дуговые трещины
Это часто происходит при внезапных изменениях формы, таких как углы формы, выемки, отверстия и обрыв проводов матрицы. Это связано с тем, что напряжение, возникающее на краях и углах во время закалки, в 10 раз превышает среднее напряжение на гладкой поверхности. Кроме того, (1) чем выше содержание углерода (C) и легирующих элементов в стали, тем ниже точка Ms стали. Если точка Ms уменьшится на 2 градуса, склонность к закалочному растрескиванию увеличится в 1,2 раза. Если точка Ms уменьшится на 8 градусов, тенденция к растрескиванию при закалке увеличится. Тенденция возрастает в 8 раз; (2) Трансформация различных структур стали и трансформация одной и той же структуры не происходят одновременно. Из-за специфической толерантности различных конструкций возникают огромные структурные напряжения, приводящие к образованию дугообразных трещин на стыке конструкций; (3) Несвоевременное реагирование после закалки. Огонь или недостаточный отпуск, остаточный аустенит в стали не полностью преобразуется и остается в эксплуатационном состоянии, способствуя перераспределению напряжений, или остаточный аустенит подвергается мартенситному превращению, вызывая новые внутренние напряжения при форма находится в эксплуатации. Когда комплексное напряжение превышает предел прочности стали, образуются дугообразные трещины; (4) Имеет второй тип отпускно-хрупкой стали. После закалки его отпускают при высокой температуре и медленно охлаждают, в результате чего вредные примесные соединения, такие как P и S, в стали осаждаются вдоль границ зерен, что значительно снижает силу сцепления границ зерен и высокую вязкость, увеличивая хрупкость и образуя дугу. фасонные трещины под действием внешних сил в процессе эксплуатации.
Профилактические меры: (1) Улучшите конструкцию, постарайтесь сделать форму максимально симметричной, уменьшите мутации формы, добавьте технологические отверстия и ребра жесткости или используйте комбинированную сборку; (2) Замените прямые углы и острые края закругленными углами, замените глухие отверстия сквозными, улучшите точность обработки и качество поверхности, уменьшите источники концентрации напряжений. Как правило, требования к твердости не высоки для неизбежных прямых углов, острых кромок, глухих отверстий и т. д. Железная проволока, асбестовый канат, огнеупорный раствор и т. д. могут использоваться для обертывания или заполнения для создания искусственных охлаждающих барьеров. Дайте ему остыть и закалить медленно, чтобы избежать концентрации напряжений и предотвратить образование дугообразных трещин во время закалки; (3) Закаленную сталь следует своевременно отпускать, чтобы устранить часть закалочного внутреннего напряжения и предотвратить расширение закалочного напряжения; (4) Закалка в течение более длительного периода времени может улучшить устойчивость к плесени. Значение вязкости разрушения; (5) Полный отпуск для получения стабильной микроструктуры и свойств; (6) Многократный отпуск для полной трансформации остаточного аустенита и устранения новых напряжений; (7) Разумный отпуск для улучшения усталостной прочности стальных деталей и комплексных механических свойств. Механические свойства; (8) Для литейной стали с отпускной хрупкостью типа II ее следует быстро охладить (водяное или масляное охлаждение) после высокотемпературного отпуска, что может устранить отпускную хрупкость типа II, а также предотвратить и избежать образования дуговых трещин во время закалки.
4. Шелушение трещин
В процессе эксплуатации формы под действием напряжений закаленный упрочненный слой по частям отслаивается от стальной матрицы. Поскольку удельные объемы поверхностной ткани и сердцевинной ткани формы различны, при закалке на поверхности образуются осевые и тангенциальные закалочные напряжения, а в радиальном направлении - растягивающие напряжения, которые внезапно изменяются внутрь. Трещины отслаивания возникают на узких участках, где диапазон быстрых изменений напряжений узок, что часто происходит в процессе охлаждения поверхности формы химико-термической обработки, закалочное мартенситное расширение внутреннего и наружного слоев не происходит одновременно из-за к синхронности между химической модификацией поверхностного слоя и фазовым превращением стальной матрицы, что приводит к большому напряжению фазового превращения, вызывающему отделение химически обработанного инфильтрационного слоя от структуры матрицы. Полоска. Такие как слой поверхностной закалки пламенем, слой высокочастотной поверхностной закалки, слой цементации, слой карбонитрирования, слой азотирования, слой борирования, слой металлизации и т. д. Не рекомендуется быстро отпускать после закалки химически проницаемый слой, особенно если отпуск при низкой температуре. нагревается ниже 300°C и быстро нагревается, это вызовет образование растягивающих напряжений в поверхностном слое, в то время как ядро стальной матрицы и переходный слой будут образовывать сжимающие напряжения. Когда растягивающее напряжение превышает сжимающее напряжение, это приводит к тому, что химически проникший слой разрывается и отслаивается.
Профилактические меры: (1) Концентрацию и твердость химически пропитанного слоя литейной стали следует постепенно уменьшать от поверхности к внутренней части, чтобы усилить силу сцепления между химически пропитанным слоем и матрицей. Диффузионная обработка после инфильтрации может сделать переход между химически пропитанным слоем и матрицей однородным; (2) Пресс-форма Перед химической обработкой стали выполняются диффузионный отжиг, сфероидизирующий отжиг, а также закалка и отпуск для полного улучшения исходной структуры, что позволяет эффективно предотвратить и избежать возникновения отслаивающихся трещин и обеспечить качество продукции.
5. Сетевые трещины
Глубина трещин невелика, обычно около 0.01-1.5 мм, расходящиеся, также известные как трещины. Основные причины: (1) сырье имеет глубокий обезуглероженный слой, который не удаляется при холодной резке, или готовая форма нагревается в печи с окислительной атмосферой, чтобы вызвать окислительное обезуглероживание; (2) Металлическая структура обезуглероженного поверхностного слоя формы отличается от мартенсита стальной матрицы. Различное содержание углерода и разные удельные объемы создают большие растягивающие напряжения при закалке обезуглероженного поверхностного слоя стали. Поэтому поверхностный металл часто стягивается в сетку по границам зерен; (3) Сырьем является крупнозернистая сталь, исходная структура грубая. Встречаются крупные куски феррита, которые невозможно удалить обычной закалкой и которые остаются в закаленной структуре, либо неточный контроль температуры, прибор выходит из строя, конструкция перегревается или даже перегорает, зерна грубеют, сила зернограничной связи снижается. теряется, а форма закаливается и охлаждается. Когда карбиды стали выделяются вдоль границ зерен аустенита, прочность границ зерен значительно снижается, ударная вязкость низкая, а хрупкость высокая. Под действием растягивающего напряжения сталь растрескивается в виде сетки по границам зерен.
Профилактические меры: (1) Строгий химический состав сырья. Металлографическая структура и дефектоскопический контроль, неквалифицированное сырье и крупнозернистая сталь не подходят в качестве материалов для форм; (2) Используйте мелкозернистую сталь и сталь для вакуумных электропечей, перепроверьте глубину обезуглероженного слоя сырья перед запуском в производство, а припуск на механическую обработку при холодной резке должен быть больше, чем у обезуглероженного слоя. Глубина углеродного слоя; (3) Разработать передовой и разумный процесс термообработки, использовать микрокомпьютерные инструменты контроля температуры, точность контроля достигает 1,5 градусов, и регулярно калибровать инструменты на месте; (4) Использование вакуумных электрических печей, печей с защитной атмосферой и полностью раскисленных солей для окончательной обработки формованных изделий. Нагрев плесени в банной печи и другие меры могут эффективно предотвратить и избежать образования сетевых трещин.
картина
6. Трещины холодной обработки
Большинство литейных сталей представляют собой средне- и высокоуглеродистые легированные стали. После закалки все еще остается некоторое количество переохлажденного аустенита, который не превратился в мартенсит и остается в рабочем состоянии в виде остаточного аустенита, что влияет на производительность. Если его поместить ниже нуля и продолжать охлаждать, это может способствовать мартенситному превращению остаточного аустенита. Поэтому суть обработки холодом заключается в продолжении закалки. Закалочное напряжение при комнатной температуре и закалочное напряжение при нуле накладываются. Когда суперпозиционное напряжение превышает предел прочности материала, образуются трещины при холодной обработке.
Профилактические меры: (1) Поместите форму в кипящую воду на 30-60 минут перед холодной обработкой после закалки, что может устранить 15%-25% внутренних напряжений закалки и стабилизировать остаточный аустенит, а затем выполнить обычная холодная обработка при -60 градусах или криогенная обработка -120 градусов, чем ниже температура, тем больше остаточного аустенита преобразуется в мартенсит, но завершить превращение невозможно. Эксперименты показывают, что около 2%-5% остаточного аустенита остается, и его можно сохранять по мере необходимости. Небольшое количество остаточного аустенита может ослабить напряжение и сыграть буферную роль. Поскольку остаточный аустенит мягкий и прочный, он может частично поглотить энергию резкого расширения мартенсита и облегчить напряжение фазового превращения; (2) После холодной обработки выньте форму и поместите ее в тепло. Нагревание в воде может устранить 40%-60% стресса, связанного с холодной обработкой. После нагрева до комнатной температуры его следует вовремя закалить, чтобы дополнительно устранить напряжение при холодной обработке, избежать образования трещин при холодной обработке, получить стабильные организационные свойства и гарантировать, что пресс-форма не будет деформироваться во время хранения и использования.
7. Шлифовка трещин
Это часто происходит в процессе холодного шлифования готовой формы после закалки и отпуска. Большинство образующихся микротрещин перпендикулярны направлению шлифования и имеют глубину около {{0}}.05-1.0 мм. (1) Неправильная предварительная обработка сырья, неспособность полностью устранить блочные, сетчатые и ленточные карбиды в сырье и сильное обезуглероживание; (2) Конечная температура нагрева при закалке слишком высока, происходит перегрев, зерна становятся крупными, и образуется больше остатков аустенита; (3) Фазовое превращение, вызванное напряжением, происходит во время шлифования, в результате чего остаточный аустенит превращается в мартенсит. Структурное напряжение велико, и из-за недостаточного отпуска остается больше остаточных растягивающих напряжений, что несовместимо с процессом шлифования. Наложение напряжений в режущей структуре или из-за высокой скорости шлифования, большого количества подачи и неправильного охлаждения приводит к резкому повышению температуры шлифования поверхности металла до температуры закалочного нагрева, а затем шлифовальная жидкость охлаждается, что приводит к вторичная закалка шлифовальной поверхности и различные напряжения. Таким образом, если предел прочности материала будет превышен, на поверхности металла возникнут шлифовальные трещины.
Превентивные меры: (1) Измените сырье и выполните несколько процессов высадки и ковки в форме двойного креста. После четырех высадок и четырех вытяжек структура кованого волокна симметрично распределяется в форме волны вокруг полости или оси, и используется высокотемпературное отходящее тепло последнего пожара. Закалка с последующим высокотемпературным отпуском позволяет полностью устранить массивные, сетчатые, ленточные и цепочечные карбиды и измельчить карбиды до уровня 2-3; (2) Разработать усовершенствованный процесс термообработки для контроля остаточной щелочи при окончательной закалке. Содержание стенита не превышает стандарт; (3) Своевременный отпуск после закалки для устранения закалочного напряжения; (4) Соответствующим образом уменьшите скорость шлифования, количество шлифования и скорость охлаждения шлифования, что может эффективно предотвратить и избежать образования шлифовальных трещин.
8. Трещины от резки проволоки
Эта трещина возникает в процессе онлайн-резки закаленного и отпущенного модуля. Этот процесс изменяет состояние распределения поля напряжений поверхностного слоя металла, среднего слоя и сердцевины. Закалочное остаточное внутреннее напряжение теряет равновесие и деформируется, и на определенном участке появляется большое растягивающее напряжение. , это растягивающее напряжение достигает предела прочности материала формы, вызывая его взрыв. Трещина представляет собой дугообразную трещину жесткого метаморфического слоя в форме хвоста. Эксперименты показывают, что процесс резки проволокой представляет собой процесс локального высокотемпературного разряда и быстрого охлаждения, в результате которого на поверхности металла образуется затвердевший слой дендритно-литой структуры, создающий растягивающее напряжение 600-900МПа и высокую прочность. белый слой вторичной закалки под напряжением толщиной около 0,03 мм. Причины появления трещин: (1) В сырье наблюдается сильная сегрегация карбидов; (2) выход из строя инструмента, температура закалочного нагрева слишком высока, а зерна крупные, что снижает прочность и ударную вязкость материала и увеличивает хрупкость; (3) Закаленная заготовка не подвергается отпуску и отпуску вовремя. Недостаточный огонь, чрезмерные остаточные внутренние напряжения и наложение новых внутренних напряжений, образующихся в процессе резки проволоки, приводят к образованию трещин при резке проволоки.
Профилактические меры: (1) Строгая проверка сырья перед хранением, чтобы гарантировать соответствие структурного состава сырья. Неквалифицированное сырье перед запуском в производство необходимо проковать с целью разрушения карбидов, чтобы химический состав, металлографическая структура и т. д. соответствовали техническим условиям. Перед термообработкой модуля готовое изделие необходимо подвергнуть определенному измельчению, а затем закалить. Закалка и резка проволоки; (2) Проверьте прибор перед входом в печь, используйте микрокомпьютерный контроль температуры, точность контроля температуры составляет 1,5 градуса, вакуумную печь, нагрев печи в защитной атмосфере, строго предотвращайте перегрев и окислительное обезуглероживание; (3) Использование ступенчатой закалки, изотермической закалки и отпуска во времени после закалки и многократного отпуска позволяет полностью устранить внутренние напряжения и создать условия для резки проволоки; (4) Разработать научный и разумный процесс резки проволоки.
9. Усталостный перелом
Микроскопические усталостные трещины, образующиеся под многократным действием знакопеременных напряжений в процессе эксплуатации пресс-формы, медленно расширяются, что приводит к внезапному усталостному разрушению. 1. Сырье имеет волосяные линии, самоточки, поры, рыхлость, неметаллические включения, сильную сегрегацию карбидов, полосчатую структуру и массивные свободные ферритные металлургические структурные дефекты, которые нарушают сплошность структуры матрицы и образуют неравномерность. концентрации стресса. . 112 не удаляется из стального слитка, что приводит к образованию белых пятен при прокатке. В стали присутствуют вредные примеси, такие как Sb, Bi, Pb, Sn, As, S и P. P в стали может легко вызвать хладноломкость, а s — горячеломкость. Избыточные вредные примеси S и P могут легко стать источниками усталости; (2) Слой химического проникновения слишком толстый, концентрация слишком высокая, слой проникновения слишком мелкий, слой закалки слишком мелкий, твердость переходной зоны низкая и т. д., что может привести к резкому снижение усталостной прочности материала; (3) Когда поверхность пресс-формы шероховатая, точность низкая, качество обработки плохое, а следы ножей, надписи, царапины, неровности, точечная коррозия и т. д. также могут легко вызвать концентрацию напряжений и привести к усталостному разрушению.
Профилактические меры: (1) Строго выбирать материалы для обеспечения качества и контролировать содержание примесей с низкой температурой плавления, таких как Pb, As, Sn и неметаллические примеси S, P, чтобы не превышать стандарт; (2) Проведите проверку материалов перед производством, и некачественное сырье не будет запущено в производство; (3) ) Выбирайте материалы высокой чистоты, с небольшим количеством примесей, однородным химическим составом и мелким зерном. Рафинированная сталь, подвергнутая электрошлаковому переплаву, с характеристиками мелких карбидов, хорошими изотропными свойствами и высокой усталостной прочностью подвергается дробеструйной обработке и упрочнению на поверхности формы, а поверхностный слой химического проникновения модифицируется и укрепляется, чтобы сделать поверхность металла предварительно напряженной и смещенной. плесень. Растягивающее напряжение, возникающее во время эксплуатации, повышает усталостную прочность поверхности формы; (4) повышает точность обработки и гладкость поверхности формы; (5) улучшает структурные свойства химически проницаемого слоя и закаленного слоя; (6) использует микрокомпьютер для контроля толщины химического проницаемого слоя, концентрации и толщины затвердевшего слоя.
10. Коррозионное растрескивание под напряжением.
Эта трещина часто возникает во время использования. Металлическая форма трескается из-за химической реакции или процесса электрохимической реакции, что приводит к повреждению и коррозии от поверхности до внутренней структуры. Это коррозионное растрескивание под напряжением. Из-за различной структуры литейной стали после термообработки свойства коррозионной стойкости также различаются. Наиболее коррозионностойкой структурой является аустенит (А), наиболее коррозионностойкой структурой является троостит (Т) и порядок феррит (Ф) — мартенсит (М) — перлит (П) — сорбит (С). Следовательно, получение Т-группы путем термообработки литейной стали нецелесообразно.
Плетение. Несмотря на то, что закаленная сталь была отпущена, из-за недостаточного отпуска внутреннее закалочное напряжение все еще существует в той или иной степени. Новое напряжение также будет создаваться под действием внешних сил во время эксплуатации формы. Всякий раз, когда в металлической форме возникает напряжение, оно возникает. Возникают коррозионные трещины.
Профилактические меры: (1) После закалки стальную форму следует своевременно отпустить, полностью отпустить и отпустить несколько раз, чтобы устранить внутреннее напряжение, возникающее при закалке; (2) После закалки литейную сталь, как правило, не следует подвергать отпуску при 350-400~C из-за Т-образной структуры. Это часто происходит при такой температуре, и форму с Т-структурой следует подвергнуть повторной обработке. Форма должна быть защищена от ржавчины для повышения устойчивости к коррозии; (3) Низкотемпературный предварительный нагрев должен выполняться до того, как форма для горячей обработки будет введена в эксплуатацию, а низкотемпературный предварительный нагрев должен выполняться после того, как форма для холодной обработки проработает определенный период. Закалка для устранения напряжений может не только предотвратить и избежать возникновения коррозионных трещин под напряжением, но и значительно увеличить срок службы формы. Он убивает двух зайцев одним выстрелом и имеет значительные технические и экономические преимущества.
