Page 66 - 理化检验-物理分册2024年第四期

陈 猛, 等: H13钢模具冲头早期断裂原因

开始直径急剧降低, 直至发生缩颈断裂, 断口正面宏
1 理化检验
观形貌如图1b ) 所示, 断面直径为17mm , 原始直径
1.1 宏观观察 为52mm , 缩颈率为88% 。据此, 可以初步判断冲

模具冲头材料为 4Cr5MoSiV1 钢, 冲头试样宏 头发生了塑性断裂。
观形貌如图2所示, 该冲头尺寸如图3所示。冲头 该冲头用于模锻母接头, 靠近导向的区域在接

断裂位置靠近小径端, 距离法兰根部约 155mm 。 头毛坯外, 未受高温的影响, 依然保留着金属光泽,

断裂冲头与实际尺寸相比, 在距离法兰约 102mm 而冲头扩孔锥面及尖端表面呈黑色, 说明这些区域

位置发生了缩颈, 该位置的直径为 54mm , 从该处 受到明显的高温氧化作用。

图2 冲头试样宏观形貌
头材料符合 GB / T1299 — 2000 《 合金工具钢》 对

H13钢的规定。
1.3 扫描电镜( SEM ) 分析
清洗断口试样, 先用洗洁精洗掉表面的油污, 然
后在超声波中用丙酮清洗试样, 将试样清洗完毕后
图3 冲头尺寸示意 吹干, 再将其置于 SEM 下观察, 结果如图 4 所示。
1.2 化学成分分析 由图4可知: 整个断口主要以韧窝形貌为主, 靠近断
在冲头上截取试样, 用直读光谱仪对试样进行 口边缘的韧窝严重倾斜变形, 说明冲头断裂时发生
化学成分分析, 结果如表1所示。由表1可知: 该冲 了严重的变形现象。
表1 断裂冲头试样化学成分分析结果 %

质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Mo V
实测值 0.40 0.83 0.32 0.0182 0.0147 4.79 1.13 0.96

标准值 0.32~0.45 0.80~1.20 0.20~0.50 ≤0.03 ≤0.03 4.75~5.50 1.10~1.75 0.80~1.20

图4 断口局部区域SEM 形貌
1.4 硬度测试 试样, 将试样编号为 Y1 ; 在距离导向未变形区域约

在靠近导向未变形区域截取15mm 厚的片状 102mm 的轻微变形区域截取 15mm 厚的片状试
5 0