Page 67 - 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

样, 将试样编号为 Y2 。 Y1和 Y2的取样位置在图3
中标出。对这两个试样分别进行洛氏硬度测试, 其

中测点5为心部, 测点1~4为半径中部, 测点6~9
为靠近外壁, 采点位置如图5所示, 测试结果如表2
所示。 由 表 2 可 知: 试 样 Y1 的 平 均 硬 度 为

48.9HRC , 试样 Y2的平均硬度为23.8HRC ; 试样
Y1的硬度符合技术协议规定, 试样 Y2的硬度不符
合技术协议规定。
图5 硬度测试采点位置示意
表2 冲头试样的硬度测试结果 HRC
试样编号 测点1 测点2 测点3 测点4 测点5 测点6 测点7 测点8 测点9 均值 标准值

Y1 48.6 48.7 48.2 49.8 47.8 49.5 48.8 49.8 48.6 48.9
47~50
Y2 23.3 23.9 23.5 25.0 25.1 23.9 23.0 23.1 23.0 23.8
1.5 金相检验 为横截面, 同样用体积分数为4% 的硝酸乙醇溶液腐

在试样 Y1上截取部分区域作为金相试样,观 蚀试样, 再将其置于光学显微镜下观察, 结果如图6b )
察面为横截面, 用体积分数为 4% 的硝酸乙醇溶液 所示。由图6b ) 可知: 心部及靠近外壁的组织为回火索
腐蚀试样, 再将试样置于光学显微镜下观察, 结果如 氏体, 组织较为均匀, 马氏体位向已经被消除, 晶界不
图6a ) 所示。由图6a ) 可知: 心部及靠近外壁的组织 明显, 碳化物在整个组织上弥散分布; 组织呈高温回火

为回火马氏体, 尤其是靠近外壁的组织还保留部分 形貌, 所以其硬度较低, 平均硬度为23.HRC 。
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马氏体位向, 晶界较为明显, 说明碳化物析出偏聚在 对冲头进行非金属夹杂物评价, 得到夹杂物等
晶界上, 组织呈低温回火形貌, 所以其硬度较高, 平 级分 别 为 A0.5 , B0 , C0 , D0.5 级。该 结 果 符 合

均硬度为48.9HRC 。 NADCA207-90 《 压力铸造模具用高级 H13钢的验
在试样 Y2上截取部分区域作为金相试样, 观察面 收标准》 中的规定。

图6 不同区域试样的微观形貌
的规定, 材料中的非金属夹杂物评定级别也符合
2 综合分析
NADCA207-90的规定, 具有较好的纯净度, 因此可
热作模具钢 H13具有较高的热强度和硬度, 高 以排除由材料原因引起的冲头早期断裂的可能性。
的耐磨性和韧性, 较好的耐冷热疲劳性能。该断裂 2.2 环境温度
冲头的服役时间短, 靠近冲头的端部位置发生断裂, 模具冲头的热处理工艺为整体调质热处理, 热
靠近断裂位置发生了严重的塑性变形, 断口的微观 处理环境及条件都是一样的, 获得的组织及硬度也
形貌主要以韧窝为主, 呈拉拔塑性断裂特征。冲头 是相当的 [ 7-9 ] , 但是靠近导向部位的组织为回火马氏
发生早期断裂主要与冲头的材料、 显微组织、 尺寸、 体, 碳化物聚集在晶界上, 马氏体位向明显, 呈低温
服役环境等因素有关 [ 5-6 ] 。 回火的组织形貌, 硬度为48.9HRC 。靠近断口部位

2.1 材料 的组织为回火索氏体, 碳化物弥散分布在整个组织
该冲头材料符合 GB / T1299 — 2000对 H13钢 上, 为高温回火组织, 硬度为23.8HRC 。回火温度

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