模具鋼材國產(chǎn)和進(jìn)口的價(jià)格不同，不同時(shí)間段內(nèi)的價(jià)格都有所浮動(dòng)，建議您咨詢一下在線客服，得到實(shí)時(shí)鋼材報(bào)價(jià)！金林奎1,2，歐海龍1,2，黃持偉1,2，阮育煌,3，鄒文奇1,2

　　（1.蘇州省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，蘇州，；

　　摘要：對(duì)StavaxESR鋼洗衣機(jī)面板模具開裂失效件，進(jìn)行理化檢測(cè)和分析。檢測(cè)結(jié)果表明，由于模具裂紋源已經(jīng)破壞，難以確定裂紋的首要原因。模具開裂的內(nèi)在原因，是由于組織中沿晶界殘留未溶顆粒狀及薄片狀碳化物，材料的強(qiáng)度急劇降低，脆性顯著增大，*終造成模具的早期開裂失效。模具在熱加工過程中工藝不規(guī)范，碳化物沿晶界析出形成網(wǎng)狀碳化物。*終熱處理加熱保溫過程中，網(wǎng)狀碳化物經(jīng)過固溶和聚集，形成未溶顆粒狀及薄片狀碳化物。熱處理加熱過程的熱應(yīng)力以及淬火過程的組織應(yīng)力，在未溶顆粒狀及薄片狀碳化物周圍產(chǎn)生內(nèi)裂紋。模具冷卻水孔的機(jī)加工過程，使沿晶開裂特征的內(nèi)裂紋顯露出來。模具服役承載時(shí)產(chǎn)生的工作應(yīng)力，促使裂紋的進(jìn)一步萌生和擴(kuò)展。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀碳化物；顆粒狀碳化物；薄片狀碳化物；熱應(yīng)力；組織應(yīng)力。

　　AnalysisofthecausesofdiecrackingforStavaxESRsteelwashingmachine

　　JinLinkui1,2，OuHailong1,2，HuangChiwei1,2，RuanYuhuang3，ZouWenqi1,2

　?。?.GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenter,Dongguan,China

　　2.Nationalmoldproductqualitysupervisionandinspectioncenter,Dongguan,China

　　3.Mideagrouphouseholdair-conditioningdivision,foshan,China）

　　Abstract:TheStavaxESRsteelwashingmachinepanelmoldcrackingfailurepieces,physicalandchemicaltestingandanalysis.Thetestresultsshowthatitisdifficulttodeterminetheprimarycauseofthecrackbecausethemoldcracksourcehasbeendestroyed.Theinternalcauseofthecrackingofthemoldisthatthestrengthofthematerialdecreasessharplyandthebrittlenessincreasessignificantly,resultingintheearlycrackingfailureofthemoldduetotheresidualinsolublegranularityandflakycarbidealongthegrainboundary.Moldinthehotprocessisnotstandardizedprocess,carbideprecipitationalongthegrainboundarytoformanetworkofcarbide.Thefinalheattreatmentduringheatingandheatingprocess,thenetworkcarbidethroughthesolidsolutionandaggregation,theformationofundissolvedgranularandflakycarbide.HeattreatmentThethermalstressduringtheheatingprocessandthemicrostructuralstressduringthequenchingprocessproduceinternalcracksaroundtheundissolvedgranularandflakycarbides.Moldcoolingwaterholeofthemachiningprocess,sothatthecharacteristicsofthecracksalongthecracksexposed.Moldworkloadbearingtheworkstress,topromotethefurtherinitiationandexpansionofthecrack.

　　Keywords:Keywordscarbide;particulatecarbide;flakycarbide;thermalstress;tissuestress.

　　中圖分類號(hào):TG147文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):

　　StavaxESR鋼屬于耐腐蝕的模具鋼，它具有較高的耐腐蝕性和拋光性能，同時(shí)有優(yōu)良的耐磨性和機(jī)加工性能。模具制品長(zhǎng)期使用后，模腔表面仍然保持光滑狀態(tài)。由于該鋼種有較強(qiáng)的耐腐蝕性，模具可以潮濕的環(huán)境下存放和使用，不需要特別的保護(hù)。模具冷卻水道不受腐蝕的影響，冷卻效率在模具使用過程中保持穩(wěn)定，確保模具穩(wěn)定的成形效果。模具鋼在正常制造條件下，為了能夠得到所規(guī)定的質(zhì)量要求，必須嚴(yán)格控制材料中硫、磷元素的含量，并將錳元素含量保持在較低水平，以減少淬火過程的變形和開裂傾向。同時(shí)模具材料的熱處理過程至關(guān)重要，它能保證模具制品的使用性能。

　　1.宏觀檢查

　　2.結(jié)果與討論

　　2.1化學(xué)成分分析

　　從該模具上截取樣塊進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，采用德國牛津FOUNDRY-MASTERPRO直讀光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)***模具StavaxESR材料成分范圍要求判定。檢測(cè)結(jié)果表明，化學(xué)成分符合規(guī)范要求(見表1)。

　　表1原材料化學(xué)成分（％）

　　Table1Chemicalcompositionofrawmaterials（%）

　　StavaxESR

　　0.35～0.42

　　0.60～1.40

　　0.20～0.80

　　13.1～14.1

　　0.10～0.40

　　≤0.03

　　0.384

　　0.945

　　0.466

　　13.32

　　0.250

　　0.0025

　　0.0014

　　2.2表面硬度檢測(cè)

　　從該模具上截取樣塊進(jìn)行硬度檢測(cè)，采用***ONESSQ150R全自動(dòng)數(shù)顯洛氏硬度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，實(shí)測(cè)硬度值符合規(guī)范要求(見表2)。

　　表2硬度檢測(cè)結(jié)果(HRC)

　　Table2Hardnesstestresult（HRC）

　　50～52（客戶要求）

　　2.3掃描電鏡檢測(cè)

　　模具冷卻水孔裂紋開口處經(jīng)過機(jī)加工，難以確定裂紋源的開裂特征。采用蔡司SIGMA300掃描電子顯微鏡檢測(cè)，斷口的整體形貌都是以沿晶開裂為主，并存在少量的解理斷裂特征⑵。沿晶斷面鑲嵌有大量的顆粒狀第二相組織，并沿晶界存在較多的二次裂紋。由于截取的樣件放置時(shí)間較長(zhǎng)，斷口局部覆蓋電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物（見圖5）。采用電子束淺層濺射，沿晶斷面的顆粒狀第二相組織及二次裂紋更為明顯。為了檢查第二相形成的原因，對(duì)該類顆粒狀第二相組織進(jìn)行微區(qū)能譜分析（見圖6）。

　　2.4微區(qū)能譜測(cè)試

　　采用布魯克Quantax400能譜儀，對(duì)沿晶界面基體組織及顆粒狀第二相組織進(jìn)行微區(qū)能譜測(cè)試，測(cè)試區(qū)如圖所示，譜圖1區(qū)域?yàn)檠鼐Ы缑妫ㄒ妶D7），譜圖2區(qū)域?yàn)榈诙囝w粒（見圖9）。能譜儀測(cè)試結(jié)果表明，譜圖1區(qū)域的沿晶界面含有C、O、Si、Cr、Fe等合金元素，成分顯示與模具材料相符合（見圖8）。譜圖2區(qū)域的第二相顆粒含有C、O、Si、Cr、Fe、Cu等合金元素，能譜測(cè)試結(jié)果顯示高碳高鉻的合金元素，表明第二相顆粒是由Cr、Fe碳化物構(gòu)成。較高氧含量形成的原因，是由于模具斷口裸露時(shí)間過長(zhǎng)，形成了電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物⑶（見圖10）。

　　表3能譜測(cè)試結(jié)果（％）

　　Table3Spectraltestresults（%）

　　81.14

　　18.09

　　20.61

　　51.73

　　2.5金相組織分析

　　采用蔡司AxioObserver7m金相顯微鏡，在如圖2所示的裂紋尾部樣件進(jìn)行檢測(cè)，裂紋的擴(kuò)展路徑較為平直，裂紋尾部上側(cè)的裂紋有一點(diǎn)曲折，延伸處基本呈筆直的形貌特征。表層凹凸不平的白亮色區(qū)域，屬于線切割影響層（見圖11）。金相顯微鏡倍率經(jīng)放大，明顯觀察到曲折的沿晶開裂形貌，主裂紋存在多條二次裂紋stavaxers供應(yīng)商，并沿碳化物顆粒擴(kuò)展，顯示脆性開裂特征⑷。裂紋附近的顆粒狀碳化物，已經(jīng)形成沿晶分布的斷續(xù)網(wǎng)狀（見圖12）。

　　裂紋尾部中側(cè)的裂紋同樣顯示曲折的沿晶開裂，以及沿晶擴(kuò)展的二次裂紋。圖片下部平直的主裂紋，幾乎沿顆粒狀碳化物開裂延伸，主裂紋兩側(cè)的二次裂紋沿網(wǎng)狀碳化物形成（見圖13）。裂紋尾部下側(cè)的沿晶開裂特征更為明顯，裂紋附近的基體組織中，顆粒狀碳化物大多呈網(wǎng)狀分布，局部區(qū)域已經(jīng)形成封閉的連續(xù)網(wǎng)狀碳化物（見圖14）。

　　沿開裂的冷卻水孔橫截面截取樣件進(jìn)行金相檢測(cè)，內(nèi)孔邊緣出現(xiàn)臺(tái)階式的開裂特征，裂紋幾乎沿水平線開裂（見圖15）。圖片經(jīng)放大，垂直于內(nèi)孔的臺(tái)階處顯示曲折的沿晶開裂，與冷卻水孔內(nèi)壁連接處呈鍥形開口（見圖16）。

　　平行于冷卻水孔內(nèi)壁的橫向臺(tái)階表面平直，垂直于冷卻水孔內(nèi)壁的縱向臺(tái)階表面，呈曲折的沿晶開裂特征。橫向與縱向臺(tái)階交接處的裂紋，顯示沿晶開裂特征，并張開呈鍥形開口裂紋（見圖17）。如圖所示，整個(gè)開裂的臺(tái)階是在一個(gè)原有的平面上撕裂成鍥形開口，裂紋的尾端兩側(cè)各有一條分叉的二次裂紋，顯示脆性開裂特征（見圖18）。

　　在冷卻水孔邊緣的次表層，有一條與表面平行的橫向裂紋，內(nèi)層存在脆性開裂的沿晶二次裂紋。內(nèi)層的二次裂紋都是沿碳化物顆粒延伸擴(kuò)展（見圖19）。冷卻水孔內(nèi)壁表層，存在橫向側(cè)生的丁字形裂紋，裂紋縱向深度為0.25mm，橫向長(zhǎng)度為0.60mm?？v向裂紋與橫向裂紋交接處兩側(cè)都呈圓弧狀，這是裂紋受擠壓變形的特征形貌⑸。水孔內(nèi)壁表面的加工擠壓層，恰好應(yīng)證了機(jī)加工對(duì)原始裂紋的擠壓過程。由此進(jìn)一步表明，材料的脆性沿晶開裂，不但形成于機(jī)加工過程，而且在機(jī)加工前即已形成（見圖20）。

　　對(duì)冷卻水孔開裂的附近基體組織進(jìn)行檢測(cè)，金相組織為回火馬氏體＋較多量碳化物，碳化物大多沿晶界呈網(wǎng)狀分布。依據(jù)GB/T1299-2014《工模具鋼標(biāo)準(zhǔn)中附錄A.3.1進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定，基體組織中網(wǎng)狀碳化物級(jí)別達(dá)4級(jí)，屬于嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物級(jí)別。組織中沿晶分布大量黑色網(wǎng)狀條紋，這種黑色條紋屬于沿晶開裂的內(nèi)裂紋⑹。組織中的碳化物不但呈顆粒狀，甚至存在脆性更大的長(zhǎng)條狀碳化物，材料組織的強(qiáng)度顯著降低，脆性進(jìn)一步增大（見圖21～22）。

　　2.6金相組織掃描電鏡檢測(cè)

　　為了進(jìn)一步分析沿晶內(nèi)裂紋的形成原因，對(duì)金相組織進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)和能譜測(cè)試。經(jīng)掃描電子顯微鏡觀察，金相組織為板條馬氏體及位向組織＋大量顆粒狀碳化物，大多數(shù)顆粒狀碳化物沿晶分布。如圖所示，沿晶分布的碳化物顆粒兩側(cè)，各有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的白色長(zhǎng)條，呈角狀分布。圖示下側(cè)兩個(gè)顆粒狀碳化物之間連接一條薄片狀碳化物，碳化物周圍存在明顯的縫隙，顯示沿晶開裂的內(nèi)裂紋（見圖23～24）。

　　如圖所示，顆粒狀碳化物兩側(cè)的薄片狀碳化物，已經(jīng)被拉扯呈直線狀。沿晶界處分布一排類似橢圓形的孔洞，孔洞的間隙布滿了細(xì)小的薄片碳化物，顯示沿晶開裂的內(nèi)裂紋。在熱處理加熱過程中，沿晶分布的網(wǎng)狀碳化物發(fā)生聚集和固溶，殘留的未溶顆粒狀及薄片狀碳化物。在熱應(yīng)力及組織淬火應(yīng)力的影響下，形成沿晶開裂的內(nèi)裂紋（見圖25～26）。

　　2.7金相組織微區(qū)能譜測(cè)試

　　對(duì)未溶顆粒狀碳化物及基體組織進(jìn)行能譜測(cè)試。譜圖1區(qū)域?yàn)槲慈茴w粒狀碳化物（見圖27），譜圖2區(qū)域?yàn)榛w組織（見圖29）。能譜測(cè)試結(jié)果顯示，顆粒狀碳化物由高C高Cr元素構(gòu)成，形成Cr、Fe碳化物。基體組織的Cr元素明顯低于材料的平均含量，這是由于顆粒狀碳化物大量析出，使基體Cr元素含量顯著降低。基體組織的較高C含量，是由于含C的浸蝕劑對(duì)表面影響造成的（見表4）。

　　表4能譜測(cè)試結(jié)果（％）

　　Table4Spectraltestresults（%）

　　38.26

　　35.99

　　25.74

　　38.51

　　50.52

　　模具裂紋源已被破壞，難以確定模具開裂的首要原因。模具開裂的內(nèi)在原因，是因?yàn)椴牧辖M織中存在大量沿晶界開裂的內(nèi)裂紋，材料的強(qiáng)度大幅度降低，脆性增大，造成模具早期開裂失效⑺。

　　沿晶開裂內(nèi)裂紋的產(chǎn)生，是因?yàn)槟＞卟牧蠠峒庸すに嚥划?dāng)，組織中殘留未溶顆粒狀及薄片狀碳化物。熱處理過程中，在熱應(yīng)力及組織應(yīng)力的影響下，形成大量的沿晶開裂內(nèi)裂紋。模具在服役承載過程中，工作應(yīng)力促使裂紋進(jìn)一步萌生和擴(kuò)展。

　　4.改進(jìn)建議

　　模具在熱加工過程中，必須嚴(yán)格按照工藝執(zhí)行，控制模具的鍛后冷卻速度，避免組織中沿晶析出網(wǎng)狀碳化物，造成沿晶開裂的內(nèi)裂紋⑻。

　　*終熱處理加熱過程中應(yīng)緩慢加熱，同時(shí)淬火后應(yīng)及時(shí)回火，防止熱應(yīng)力及組織應(yīng)力造成模具開裂，或模具的延遲開裂⑼。

　　參考文獻(xiàn)：

　?、艆钦窈＃Ｓ媚＞咪摕崽幚硇阅躘M]．北京：中國水利水電出版社，2006：122～126.

　　⑵鐘群鵬，趙子華．?dāng)嗫趯W(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2005：78～93.

　?、谴藜s賢、王長(zhǎng)利．金屬斷口分析[M]．黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998：77～92.

　?、忍锢^紅，萬志遠(yuǎn)，郭豐偉.基于大型筒體鍛件開坯鍛造研究[J].鍛壓技術(shù)，2015，40（2）：15-21.

　?、蓞钦窈＃Ｓ媚＞咪摕崽幚硇阅躘M]．北京：中國水利水電出版社，2006：122～126.

　?、淑娙葫i，趙子華．?dāng)嗫趯W(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2005：228～235.

　?、酥苊?5CrNiMo鋼熱環(huán)軋芯輥斷裂失效分析[J].鍛壓技術(shù)，2015，40（5）：145-148.

　　⑻馬鵬飛、李美蘭、戈曉嵐．熱處理技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：108～114.

　?、褪访捞茫Ｓ媚＞咪摕崽幚硇阅躘M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981:128～142.蘇州東锜公司成立至今先后與東北特鋼集團(tuán)、天工、上海寶鋼集團(tuán)、大冶特鋼、南鋼以及杭鋼簽署了供貨代理協(xié)議，為廣大用戶提供了*優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量保障。

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