【摘要】：采用殘骸分析法研究H13鋼圓管鋁型材擠壓模具失效的凸模發(fā)現(xiàn),分流橋脆性開裂的主要原因是熱處理不當,并用正交試驗法對熱處理工藝參數(shù)進行優(yōu)化。結果表明:經(jīng)過優(yōu)化工藝熱處理后,退火態(tài)組織為顆粒狀滲碳體彌散在鐵素體上的球狀珠光體,淬火態(tài)組織為細針馬氏體+殘余奧氏體+剩余碳化物,回火態(tài)組織為碳化物顆粒細小、分布均勻的回火屈氏體+回火馬氏體+殘余滲碳體,材料的各項力學性能為:抗拉強度為1549 MPa、屈服強度為1420 MPa、沖擊韌性為34.7 J·cm-2、伸長率為15.2%、斷面收縮率為36.7%和硬度為49.6 HRC,為避免模具脆性開裂失效提供了良好的金相組織和力學性能保證。
【圖文】：

圖1圓管截面(a)及其凸模三維圖(b)Fig.1Sectionaldimensionofcirculartude(a)and3Dmodelofpunch(b)圖2模橋部位裂紋Fig.2Crackonbridge1模具失效特征用殘骸分析法對H13鋼失效凸模的分流橋裂口進行分析，其有以下特征。(1)脆裂。如圖3所示的裂紋分支方向，在A點位置處斷口形貌較平坦，無剪切唇的特征形貌，沿著箭頭所指方向，擴展斷口宏觀形貌比較平整且粗糙，基本上無宏觀塑性變形或宏觀塑性變形較小，呈脆性斷裂的形態(tài)特征。脆性斷裂的主要原因與材料本身塑性低等因素有關［6－9］。在模具的斷口表面，還看到多處如圖4所示的開裂區(qū)，具有這些特征形貌的脆性斷裂可能是由回火脆性引起的［10］。圖3脆性裂紋Fig.3Brittlecrack圖4斷口開裂區(qū)形態(tài)Fig.4Morphologyoffracturecrackarea(2)硬度高、塑性低。圖5為失效模具裂紋處材料試樣拉伸斷口形貌。從拉伸斷口形貌發(fā)現(xiàn)，斷口纖維區(qū)較窄，放射區(qū)較寬，剪切層較淺，在高倍掃描電鏡下觀察斷口呈準解理脆性開裂特征。性能檢測發(fā)現(xiàn)斷面收縮率為30.7%，硬度為53.7HＲC，超出了鋁型材擠壓模具的設計要求，這種斷口形貌和硬度高塑性低的性能是模具開裂的誘因［11］，很大程度由不當?shù)拇慊饻囟纫稹?3)存在未溶碳化物。在高倍數(shù)的光學顯微鏡下發(fā)現(xiàn)基體中存在著大小不等的夾雜物，如圖6所示。在掃描電鏡下進行能譜分析，分析結果如圖7所示。從能譜分析中可以看到，夾雜物以Mo、Cr、V的碳化物形式出現(xiàn)，某些區(qū)域還出現(xiàn)塊狀和堆集狀碳化物。Mo、Cr、V元素形成的M23C6、M6C和MC型碳化物溶解度較高，如果淬火加熱溫度不高，這些碳化物不能得到充分溶解，反而成為材料缺第2期徐永禮等:圓管鋁型材擠壓模具失效分析及其熱處理工藝優(yōu)化117

圖1圓管截面(a)及其凸模三維圖(b)Fig.1Sectionaldimensionofcirculartude(a)and3Dmodelofpunch(b)圖2模橋部位裂紋Fig.2Crackonbridge1模具失效特征用殘骸分析法對H13鋼失效凸模的分流橋裂口進行分析，其有以下特征。(1)脆裂。如圖3所示的裂紋分支方向，在A點位置處斷口形貌較平坦，無剪切唇的特征形貌，沿著箭頭所指方向，擴展斷口宏觀形貌比較平整且粗糙，基本上無宏觀塑性變形或宏觀塑性變形較小，呈脆性斷裂的形態(tài)特征。脆性斷裂的主要原因與材料本身塑性低等因素有關［6－9］。在模具的斷口表面，還看到多處如圖4所示的開裂區(qū)，具有這些特征形貌的脆性斷裂可能是由回火脆性引起的［10］。圖3脆性裂紋Fig.3Brittlecrack圖4斷口開裂區(qū)形態(tài)Fig.4Morphologyoffracturecrackarea(2)硬度高、塑性低。圖5為失效模具裂紋處材料試樣拉伸斷口形貌。從拉伸斷口形貌發(fā)現(xiàn)，斷口纖維區(qū)較窄，放射區(qū)較寬，剪切層較淺，在高倍掃描電鏡下觀察斷口呈準解理脆性開裂特征。性能檢測發(fā)現(xiàn)斷面收縮率為30.7%，硬度為53.7HＲC，超出了鋁型材擠壓模具的設計要求，這種斷口形貌和硬度高塑性低的性能是模具開裂的誘因［11］，很大程度由不當?shù)拇慊饻囟纫稹?3)存在未溶碳化物。在高倍數(shù)的光學顯微鏡下發(fā)現(xiàn)基體中存在著大小不等的夾雜物，如圖6所示。在掃描電鏡下進行能譜分析，，分析結果如圖7所示。從能譜分析中可以看到，夾雜物以Mo、Cr、V的碳化物形式出現(xiàn)，某些區(qū)域還出現(xiàn)塊狀和堆集狀碳化物。Mo、Cr、V元素形成的M23C6、M6C和MC型碳化物溶解度較高，如果淬火加熱溫度不高，這些碳化物不能得到充分溶解，反而成為材料缺第2期徐永禮等:圓管鋁型材擠壓模具失效分析及其熱處理工藝優(yōu)化117
【作者單位】： 廣西水利電力職業(yè)技術學院機電工程系;廣西大學材料科學與工程學院;廣西玉林坤達機械制造有限責任公司;
【基金】：廣西自然科學基金資助項目(2013GXNSFAA019303) 廣西有色金屬及特色材料加工重點實驗室開放課題基金項目(GXKFJ12-04)
【分類號】：TG375.41;TG156

【參考文獻】

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