4Cr5MoSiVl鋼壓鑄?;瑝K經過高頻感應加熱爐熱處理后為什么會發生斷裂?該怎樣制止?
鋁合金壓鑄?;瑝K是鋁合金儀表零件熱壓成形的重要模具組件,其材料為4Cr5MoSiVl鋼(H13鋼)。正常情況下,4Cr5MoSiVl鋼滑塊工作壽命在5萬件以上。生產中發現,某鋁合金壓鑄?;瑝K經高頻感應加熱爐壓鑄工件約1000件后突然發生斷裂,滑塊崩落7塊碎片,造成模具滑塊早期失效報廢。
鋁合金壓鑄?;瑝K斷口宏觀形貌可以看出,斷口幾乎沒有塑性變形,放射狀條紋較粗,條紋收斂處為裂紋源,呈多源斷裂特征。斷口具有金屬光澤,并且發現有二次裂紋存在,上述特征說明滑塊斷裂系性斷裂?;瑝K試件金相檢驗發現,鋼中非金屬爽雜物為復合氧化物和硫化物夾雜,約為1.5級,尚屬合格。試件經硝酸酒精浸蝕后顯示,金相組織為回火馬氏體和殘留奧氏體組織,其馬氏體針粗大,超出評定級別,為不合格組織。試件經苦味酸酒精浸蝕后的顯示,可以看出粗大晶粒形貌,其晶粒度為3級?;瑝K試件二次電子顯微斷口形貌,從形貌觀察可見,裂紋源斷口與斷口中部形貌相似,具有準解理斷口特征,可以看出,明顯的撕裂嶺及河流花樣形貌;白色晶界是由更細小的晶粒組成的。
分析認為,4Cr5MoSiVl鋼壓鑄?;瑝K金相組織馬氏體針粗大并且其晶粒粗斬該工件加熱時嚴重過熱,因而導致工件高頻感應加熱爐加熱后仍脆性很大,而在斷口上呈準解理脆性斷裂。通常,過熱組織顯微斷口多為沿晶斷裂,而該滑塊斷口呈準解理斷裂與4Cr5MoSiVl鋼微觀組織、性能特點有關。這是由于:一方面晶界上發生了再結晶,使原始晶界強度增強;另一方面,粗大馬氏體針組織在斷裂中起主要作用。在這兩種因素作用下,使滑塊斷口呈現準解理脆性斷裂特征。
綜上分析,為避免滑塊早期斷裂失效破壞,提出防止措施如下:(1)嚴格4Cr5MoSiVl鋼鋁合金壓鑄?;瑝K高頻感應加熱爐熱處理工藝操作和控制,避免加熱過高或時間過長,以免造成工件形成粗大針狀馬氏體和晶粒粗大脆性組織,而造成模具開裂失效破壞。(2)建議嚴格壓鑄?;瑝K熱處理后檢驗分析工作,發現缺陷工件禁止進入后續加工工序和混入成品出廠,及早發現缺陷工件,嚴把檢驗質量關,可防止窮杜絕此類現象發生。
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