大型模具钢热处理裂纹失效分析

通过断口分析、低倍检验、高倍组织以及模拟热处理人工断口观察等试验对模具钢的热处理裂纹成因进行了分析。分析表明,模具钢裂纹是在淬火过程中扩展形成的,钢中的白点缺陷和超尺寸夹杂物是引发淬火扩展裂纹的主要原因。本文采用模拟热处理人工断口的方法,即在与钢模块类似的热处理制度下加热人工断口,观察加热温度对断口花样钝化的影响,并与实物断口进行比较,由此判断白点裂纹和淬火扩展裂纹的形成阶段。这种试验分析方法针对工件裂纹受到高温作用影响而使断面发生损坏的裂纹成因失效分析具有一定的推广应用价值。     

GCr15钢轴承套圈的磨削开裂失效分析

通过金相分析及断口观察，对GCr15钢轴承套圈的磨削开裂进行了系统分析。结果表明．淬火裂纹是套圈失效的根本原因，而原材料中Cr的带状偏析、套圈表面的应力集中、淬火加热时的氧化脱碳以及不当的磨削工序则共同加剧了淬火裂纹的萌生和扩展。     

177.80 mm×10.36 mm P110无缝管坯裂纹缺陷分析及预防

牌号30MnCr22 177.80 mm×10.36 mm管坯热处理升钢级后转变成P110钢级管坯,后续无损检测时发现该管坯表面存在裂纹,通过将该裂纹取样进行宏观断口分析、金相分析、断口扫描分析和能谱分析,确定出该裂纹的性质及产生原因是管坯原材料中含有Ti、O、Si、Al等元素,钢坯冶炼不够纯净,在热处理淬火过程中应力过大所致,诱发产生淬火裂纹,在后续生产时从钢坯冶炼、热处理淬火温度选取及钢管冷却温度控制等几个方面予以优化,避免此类裂纹缺陷的产生,达到工艺优化、消除缺陷的目的。     

对钢中白点缺陷的讨论及扫描电镜观察

就目前对于钢中缺陷"白点"的定义、形态、危害及形成等进行了讨论。并结合扫描电镜断口观察的实践,给出了白点的微观特征、成分分析结果,得出了白点与正常断裂断面形貌及成分的差别,验证了白点的性质就是钢中热加工过程产生的微裂纹。     

ASTM P20钢塑料模具开裂原因分析

通过扫描电镜断口检查及显微组织分析对ASTM P20钢塑料模具开裂的原因进行了研究。结果表明,该模具产品在热处理过程中,经过了二次重复淬火,在两次加热淬火之间没有进行中间退火,因而形成晶粒特别粗大的组织,致晶界强度以及马氏体位向板条的片间结合力急剧降低,在热应力的作用下,优先在应力集中较大的直壁拐角部位产生裂纹,并快速扩展至40 mm深的粗大裂纹,导致模具失效。     

16MnR断口白点形貌及显微机制探讨

白点是钢的内部缺陷,又叫发裂。是钢中氢含量偏高和内应力共同作用的结果。奥氏体、铁素体和莱氏体钢一般不形成白点,而马氏体、贝氏体和珠光体钢易形成白点。16MnR属于低碳钢,一般说来其氢致裂纹敏感性较低,不易产生白点,但83年我们在50mm厚16MnR钢板拉力试样上连续发现两炉钢产生白点缺陷。本文介绍16MnR钢白点宏观、微观形貌、白点形成原因,并对白点断口微观机制进行探讨。一、白点的宏观、微观形貌 1。酸浸低倍特征钢板纵向的中央区有断断续续的小裂口,并具有一定的深度。由于多道轧制的原因,这些小裂口几乎和轧向平行。用放大镜可观察到小裂口两端稍尖、略呈锯齿状。 2。宏观断口及拉力试样上的白点特征在横向φ20mm拉力试样表面有“人”     

45钢外套螺母表面裂纹分析

45钢外套螺母装配时发现表面存在笔直的纵向裂纹。经后续排查,同批交付的1 069件螺母中有116件存在相似的表面缺陷。通过对外套螺母进行裂纹和断口的宏微观观察、能谱成分分析以及金相组织检查,并结合生产工艺检查的结果,最终确定了外套螺母的开裂原因。结果表明:外套螺母开裂的主要原因是原材料表面存在折叠缺陷,热处理淬火时在淬火应力的作用下,裂纹由折叠缺陷起始并向厚度方向扩展;建议增加无损检测工序并严格工艺纪律管理,对此类故障进行避免和防范。     

双重淬火对EX1和8418模具钢组织和力学性能的影响

采用Thermo-calc软件对EX1模具钢和8418模具钢的相图进行模拟计算,根据相图辅助制定双重淬火工艺,并对EX1钢和8418钢进行热处理,利用光学显微镜及SEM对经过不同步骤热处理后的两种钢的组织及断口进行观察,并对两种钢的力学性能进行测试。结果表明,经过高温淬火处理后,两种钢的微观组织均为细小的板条状马氏体,回火处理后,转变为回火索氏体,经过二次淬火后,微观组织为粗大的板条状马氏体。经过热处理后的EX1模具钢硬度为433.2 HV50,略低于8418模具钢的472.0 HV50,但EX1模具钢的冲击性能和拉伸性能优于8418模具钢。     

冷轧工作辊工频淬火开裂原因分析

利用ZEISS-AXIO金相显微镜、ZEISS-MA10扫描电子显微镜对9Cr2Mo钢冷轧工作辊工频淬火开裂后的断口进行观察,分析了工作辊淬火开裂的原因。结果表明,9Cr2Mo冷轧工作辊淬火开裂断口形貌分别由剪切唇区、放射区以及纤维区3部分组成。断口裂纹源处有明显的白点,其产生原因主要是氢和内应力的共同作用所致。改善方法首先应提高辊坯的冶金质量,降低辊坯中的氢含量;其次应改进锻后热处理工艺,例如采取降低白点敏感性的锻压方法,并对锻后辊坯进行充分的扩氢退火,降低辊坯氢含量和内应力。     

超高强度钢大型锻件白点缺陷分析

针对1 700 MPa级新型超高强度钢大规格盲孔锻件局部出现的探伤缺陷问题，采用横截面酸浸试验、热处理后力学性能试验、断口及裂纹面观察等手段进行综合分析，鉴定缺陷为氢致裂纹（白点），并详细分析了其可能产生的工艺环节，对此提出了提高渣料烘烤温度和时间、延长扩氢退火时间、加强心部锻透性等改进措施。     

2Cr13钢异形模锻件淬火裂纹分析及热处理工艺优化

为解决一种2Cr13钢异形模锻件淬火回火后批次性表面开裂的问题,从复查工艺过程入手,通过计算机模拟工件淬火过程中表面应力状态变化,观察开裂工件显微组织及裂纹形貌,分析工件淬火开裂原因,并通过热处理试验验证了淬火制度对工件表层组织以及力学性能的影响。结果表明,2Cr13钢异形模锻件淬火后出现表面裂纹与锻件形状、淬火加热方式以及淬火温度有关,可通过增加锻件过渡区余量、采用到温入炉以及较低的淬火加热温度的方式降低淬火开裂风险。采用1000 ℃淬火,到温入炉作为产品优化后的热处理制度。     

调质钢管的缺陷分析

调质钢管的缺陷分为：材质缺陷、轧制缺陷和热处理缺陷。其中材质缺陷与热处理缺陷中的淬火裂纹易于混淆。通过对油套管常用钢种模拟试验和生产数据分析认为：低合金碳锰钢管水淬不产生淬火裂纹。要提高调质钢管的合格率,主要应提高钢水纯净度、减少钢管的轧制缺陷。     

平衡肘大型锤锻模热处理工艺改进

通过对5CrNiMo钢制平衡肘大型锤锻模失效原因分析,得出了模具热处理后组织不合格是模具使用寿命较低的主要原因。通过增加正火工序细化模具毛坯晶粒并消除网状、链状碳化物,改进调质热处理工艺,提高淬火加热温度,获得了以板条马氏体为主的淬火组织,从而提高了模具的强韧性和断裂韧性,延长模具使用寿命。     

Cr12MoV钢冲裁模的失效分析与热处理工艺优化

Cr12MoV钢冲裁模使用时因过度磨损而早期失效,从服役环境、化学成分、硬度、显微组织进行分析,并采用有限元仿真对冲裁模服役时的温度分布进行计算。结果表明:冲裁模化学成分符合标准规定,硬度略低于技术要求,显微组织中共晶碳化物不均匀度及大块碳化物尺寸超出标准规范,现场测试及仿真计算表明冲裁模服役温度较高(<500 ℃)。冲裁模热处理工艺不当,组织存在缺陷,抗回火稳定性及热疲劳性较差,使用过程中因服役温度较高发生回火软化,从而造成冲裁模的早期磨损失效。建议采用具有高淬高回特征的热处理工艺,利用Cr12MoV钢的二次硬化效应赋予冲裁模良好的抗回火稳定性。利用优化后的工艺生产的冲裁模使用寿命提高至原来的4.62倍。     

深冷处理对H13钢组织和热疲劳性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD、显微硬度计以及热疲劳试验机等方法研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织和性能的影响,并与常规淬回火工艺进行了对比分析。结果表明,在常规的淬回火工艺的基础上增加深冷处理有利于细化试验钢的晶粒组织并促进残留奥氏体向马氏体转变。此外,在深冷处理的条件下马氏体晶格由于在极低温易发生收缩而促使碳原子在位错等缺陷处偏聚,回火过程中以碳化物的形式析出。这些析出的大量细小弥散分布的碳化物可钉扎位错,对热循环引起的应力集中起到一定的缓解作用,减缓降低热疲劳裂纹扩展速率。且深冷处理后细小弥散分布的碳化物析出降低了H13钢热疲劳过程中碳化物长大速率,减少了热疲劳裂纹的数量,从而提高热疲劳性能。     

不同热处理态的304和321奥氏体不锈钢在氯化铵环境中的应力腐蚀行为对比研究

目的 对比研究原始、固溶和敏化态的304和321奥氏体不锈钢在模拟加氢催化氯化铵环境中的应力腐蚀（SCC）行为及机理。方法 将304和321奥氏体不锈钢经过热处理制备成固溶和敏化态试样,采用U形弯试样在模拟加氢催化氯化铵环境中浸泡的应力腐蚀试验方法对其进行研究,通过观察U形弯弧顶的腐蚀形貌和开裂时间,并结合腐蚀及裂纹的SEM照片和电化学测试结果进行分析。结果 原始和固溶状态304不锈钢U形弯试样在氯化铵溶液环境中开裂时间为25 d左右,断口形貌分别为穿晶断口和沿晶断口;敏化态试样18 d后发生开裂,断口形貌为穿晶和沿晶的混合断口。原始和固溶态321不锈钢U形弯试样在该环境中经过39 d均无应力腐蚀裂纹;敏化试样经30 d后产生宏观开裂。电化学测试结果显示,不同热处理态的304不锈钢在氯化铵溶液中均具有明显的点蚀敏感性,321不锈钢在该环境中耐点蚀和应力腐蚀的能力优于304不锈钢。结论 不同状态的304不锈钢在高温氯化铵环境中具有较强的应力腐蚀倾向,特别是敏化态试样;321不锈钢在该环境中的应力腐蚀敏感性相对较小,但敏化处理显著增加了其沿晶应力腐蚀倾向,而固溶态试样具有明显的沿晶腐蚀特征。     

38CrMoAl圆钢调质裂纹形成原因分析

国内某钢厂38CrMoAl钢在调质过程中出现了裂纹,对裂纹处进行取样,通过化学成分、宏观检测、显微组织分析、扫描电镜分析等探索裂纹产生的原因。结果表明,该钢裂纹性质为淬火裂纹,其产生的主要原因是原始材料圆坯存在冶金缺陷(缩松、点状偏析等),而调质过程中在组织应力和热应力作用下促进了裂纹的扩展。     

模具钢淬透性及淬火变形分析研究

通过对影响模具钢淬透性因素和淬火变形的机理分析研究,指出了模具钢的淬透性及淬火热处理变形的影响因素,在制定淬火热处理工艺时,应充分考虑工件的形状、钢中的碳含量,根据工件所要求的力学性能,合理选择淬火方法及冷却介质,防止变形及开裂,以提高产品质量。     

7055铝合金零件开裂原因与预防

通过体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度测试仪等手段,对2件喷射成形、在热处理过程中发生开裂的7055铝合金零件的宏观开裂特征、微观断口形貌、金相组织和显微硬度进行对比分析,结果表明:2件铝合金零件成分、组织、状态均未见异常;裂纹断面主要呈冰糖状沿晶界断裂特征,而人工断面则主要呈韧窝型穿晶断裂特征。综合零件制备工艺分析认为,零件裂纹应为淬火裂纹,产生原因与7055铝合金淬火敏感性及零件热处理工艺控制有关。建议采取淬火前充分均匀化处理、淬火时减小淬火速率、合理控制零件截面形状、应力集中部位采用圆角过渡等措施预防淬火裂纹产生。