45號鋼模具套筒淬火開裂的防止措施

　　(1)為避免45號鋼模具套筒材質(zhì)冶金質(zhì)量帶來的影響，在制作模具套筒時選用冶金質(zhì)量較高的45號鋼;為避免原始組織帶來的影響并消除套筒在制作加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，對模具套筒進(jìn)行淬火前預(yù)先熱處理，如正火。

　　(2)為避免模具套筒加熱不均勻、表面氧化帶來的影響，采用井式爐加熱，并嚴(yán)格控制淬火加熱溫度及加熱保溫時間，防止奧氏體晶粒長大。

　　(3)為解決因模具套筒形狀及其淬火冷卻特點引起的淬火開裂問題，專門設(shè)計了套筒淬火筐具，淬火時采用吊筐具對數(shù)個套筒同時進(jìn)行淬火。淬火過程中，使裝有套筒的筐具在水中迅速上下運動，并不時轉(zhuǎn)移其在水中的區(qū)域，以獲得好的淬火冷卻效果。采用這種方式淬火，可消弱套筒外表面的冷卻速度并使套筒內(nèi)表面冷卻速度略大于外表面冷卻速度，使得外表面組織轉(zhuǎn)變落后于內(nèi)表面，這樣可使套筒內(nèi)表面應(yīng)力以壓應(yīng)力狀態(tài)分布，既可有效防止開裂，又可使內(nèi)表面硬度增大，滿足其工作性能要求。

　　(4)在完成模具套筒淬火操作進(jìn)行搬運時，應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁強烈碰撞或摔打，并對淬火后的模具套筒進(jìn)行及時正確的回火。

　　采用上述措施對45號鋼模具套筒經(jīng)過多批淬火處理，基本沒有發(fā)生淬火開裂現(xiàn)象。

　　45號鋼模具套筒淬火開裂的原因分析

　　某廠耐火車間的磚機(jī)模具大多采用45號鋼制成，采用這種材料其優(yōu)點在于可就地取材、價格便宜、加工性好，但缺點是硬度不高、耐磨性差、使用壽命低。作為磚機(jī)模具，其性能要求工作表面必須具有高的硬度(60HRC)和耐磨性，心部要有足夠韌性。模具在淬火過程中，在內(nèi)應(yīng)力作用下，往往因產(chǎn)生淬火裂紋而報廢，其中以模具套筒最為嚴(yán)重，在淬火過程中有80%以上會產(chǎn)生淬火裂紋。造成很大經(jīng)濟(jì)損失。

　　導(dǎo)致模具淬火開裂的因素十分復(fù)雜，為了深入分析45號鋼模具套筒淬火開裂的原因，對淬裂的45號鋼模具套筒進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)淬火裂紋大多為平行于軸向的縱向裂紋，裂紋產(chǎn)生于套筒內(nèi)表面，如圖7-6所示。

　　1.淬火工藝的影響

　　45號鋼模具套筒的淬火工藝為：840℃×0.5h，水冷淬火。在模具套筒加熱過程中，淬火加熱溫度過高、加熱時間過長，導(dǎo)致奧氏體晶粒長大，致使淬火馬氏體粗化，斷裂強度降低，淬裂傾向增大，而加熱不均勻、表層氧化、脫碳均能誘發(fā)淬火裂紋。在淬火過程中，淬火速度、淬火時模具在水中停留的時間及淬火冷卻方式是關(guān)鍵因素，其中淬火冷卻直接影響到淬火內(nèi)應(yīng)力的類型、大小和分布，并影響到淬火后鋼的組織狀態(tài)，因此是影響45號鋼模具套筒淬裂的最關(guān)鍵因素。原先在對模具套筒進(jìn)行淬火時，是取單件(質(zhì)量近30kg)，讓其垂直入水，并迅速在水中上下運動。由于模具套筒的形狀，使得淬火時套筒內(nèi)表面的冷卻速度慢于外表面冷卻速度，以致內(nèi)表面的組織轉(zhuǎn)變比外表面慢一步，當(dāng)外表面組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時，內(nèi)表面過冷奧氏體繼續(xù)向馬氏體轉(zhuǎn)變，同時產(chǎn)生很大相變應(yīng)力，當(dāng)不能以塑變方式松弛這種應(yīng)力時，則在內(nèi)表面產(chǎn)生很大切向拉應(yīng)力，導(dǎo)致開裂。

　　2.45號鋼模具套筒淬火裂紋的成因

　　從45號鋼模具套筒淬火形成的縱向裂紋看，其淬火開裂是套筒內(nèi)表面在切向拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生的脆性開裂。對于45號鋼模具套筒，由于其含碳量較高，加之鋼的冶金質(zhì)及原始組織的不利影響造成其本質(zhì)脆性較大。又由于采用水做淬火介質(zhì)，使套筒淬火時以極快速度發(fā)生馬氏體組織轉(zhuǎn)變，形成很大相變應(yīng)力。因為模具套筒形狀的影響，使其淬火時內(nèi)、外表面的冷卻速度不同，導(dǎo)致內(nèi)表面以很大的應(yīng)力分布，當(dāng)應(yīng)力超過材料的斷裂強度時，則發(fā)生淬火開裂。

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