模具钢的冶金质量问题,主要出现在大、中截面模具(如锤锻模、大型覆盖件冷冲模等)以及碳合金元素含量较高的模具钢。其具体表现形式有非金属夹杂、碳化物偏析、中心疏松和白点等缺陷,对钢的热处理质量和模具的寿命影响很大。
1.非金属夹杂物
非金属史杂物强度低、脆性大,与钢基体的性能有很大的差异,可视为钢中的裂纹缺陷,易成为裂纹源,降低钢的疲劳强度和韧性,引起钢的早期断裂失效。非金属夹杂物还影响钢的切削加工及抛光性能,从而影响塑料摸具的表面抛光质量。
模具钢经锻压加工后,非金属夹杂物呈一定走向的流线分布,使其纵向、横向性能发生差异,横向的强度和韧性下降。如冲头中的流线走向与轴线平行,则冲头有可能发生纵向劈裂;若流线走向与冲头轴线垂直,则易发生横向折断。
2.碳化物偏析
过共析合金钢和莱氏体钢的组织中含有较多的台金碳化物。这砦碳化物在一次结晶和二次结晶的过程中常呈不均匀结晶或析出,形成大块状、网状或带状偏析。如果通过锻压加工能使碳化物均匀细化,呈细粒状弥散分布,则它能对钢的硬度、耐磨性、抗压强度、抗咬合性、热强性等都是有益的,对铜的塑性、韧性也影响不大。但如果上述碳化物偏析得不到消除或改善,则明显降低钢的塑性、韧性、断裂抗力及其他力学性能,并使钢的工艺性能恶化。
例如,大块或密集的碳化物可能成为裂纹源,导致受载模具早期断裂。当它们出现在模具的尖齿或刃口部位时,很容易引起崩齿、崩刃。当碳化物呈带状分布时,会造成沿带状碳化物纵向和横向之问的性能差异,易引起模具沿带状方向开裂。
碳化物偏析还影响冷、热加工工艺性能,如增大热处理过热、过烧倾向,产生热处理变形及其各项变形的差异,易引起淬裂和磨裂等现象。
3.中心疏松和白点
火截面合金钢模具中,易存在中心疏松和白点。这类缺陷往往促成模具毛坯的锻造开裂、淬火歼裂以及在使用过程中发生脆断。当锻造不当使疏松部位出现在模具表面时,还会使模具表面受力时出现凹陷。
鉴于上述冶金缺陷对模具材料性能的严重影响,必须按照技术标准对原材料进行严格检查验收,并通过合理锻造及锻后热处理改善材质。
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