热锻模具失效分析.ppt

1、图1 1）热疲劳裂纹 热疲劳裂纹失效是这批热锻模的主要失效形式。从失效模具宏观形貌观察,肉眼可见明显的表面宏观热疲劳裂纹,呈 网状 分 布，如 右 图1。用线切割机切割裂纹部位,取样分析.通过扫描电子显微镜进行观测,得到了不同倍数的扫描电镜图片(SEM),如图2、图3所示。图2 图3热疲劳裂纹原因 从上图观察,失效模具表面边缘处出现了大量的蚀点.模具表面分布裂纹。分析其原因如下：2）热磨磨损 图4给出了磨损失效形态,有的出现表面沟痕、划伤,有的出现粘着磨损现象.图4热磨损热磨损原因原因3.1 EDS能谱分析 扫描点位置如图5所示.图6给出了该点的点扫描图谱.表1中给出了标准H13模具钢中各合金

2、元素的质量,扫描点处合金元素的质量分数统计分布在表2中给出,比较表1和表2发现,失效模具钢裂纹处出现了大量氧元素,说明模具钢表面发生了氧化腐蚀,裂纹内有氧化物.在高温腐蚀的环境作用下,失效模具钢表面的合金元素进行了重新分布,裂纹处的合金元素Mn,Mo,V,Cr 的质量分数大幅降低,导致模具材料的局部强度下降,并形成可能的裂纹萌生源.此外,高温腐蚀下模具表面被氧化,脆性氧化物的脱落降低了模具表面的耐磨性和抗氧化性,促进了表层的热磨损,最终导致模具失效.3.2 显微硬度分析 利用FM2300 维氏显微硬度计进行了模具表面的显微硬度测定,载荷采用 0.98 kN.得到如图7 的表层硬度变化曲线.这表明失效模具钢表面经过高温氧化腐蚀后,合金元素重新分布,局部表面合金元素严重降低,硬度也随之下降,越接近表面,硬度下降越严重,这与上述失效模具表面合金元素含量下降的分析结果也恰好相吻合.该批汽车轴类热锻模具失效的主要形式是热疲劳裂纹、热磨损等.热锻模具在恶劣的工作环境中,表层材料合金元素重新分布,局部表面合金元素严重降低且有高温氧化现象,致使工作面表层相应部位的硬度、耐磨性、热强性及疲劳抗力下降.故在该部位首先出现破损。建议增加热锻模具的表面处理工艺,延长热锻模具的使用寿命。谢 谢！