在壓鑄模具設計中，尤其是凸模由于結構特點，最易受損！

壓鑄模具高度尺寸為300mm，材質(zhì)為Cr12MoV，使用硬度為HRC58～62，加工工藝流程為下料→鍛造→車加工→攻絲→熱處理→回火→磨削。該壓鑄模具在首次投入使用中，鋅合金壓鑄的工件達到300時，突然斷裂。

現(xiàn)場檢查

壓鑄模具斷裂以后，根據(jù)凸模斷裂的原因進行現(xiàn)場分析檢查，檢查了凸凹模間隙、模具壓力機的工作臺與導軌的垂直度、模具的安裝等方面，結果表明，一切指標正常。因此初步懷疑凸模內(nèi)部組織或熱處理有問題。

檢驗分析

（1）硬度檢驗　在現(xiàn)場用手持式里氏硬度計對斷裂凸模進行硬度試驗，結果顯示硬度符合要求。

（2）化學成分分析　從失效件取樣作化學成份分析，結果化學成份符合有關標準對Cr12MoV的要求。

（3）斷口觀察　斷口較為齊平，色澤灰亮，組織顆粒比較粗大，斷口處無塑性變形，匹配斷面能良好地吻合一致，在斷裂面靠近中心孔處有滲油現(xiàn)象。用20倍放大鏡檢查，發(fā)現(xiàn)在滲油處有微裂紋出現(xiàn)，用線切割將斷裂凸模沿軸向割開，一分為二，發(fā)現(xiàn)中心孔表面有細小軸向裂紋。

（4）金相檢查　在斷裂凸模靠近心部1/4處取樣，磨削拋光，用4%硝酸酒精浸蝕，在100倍顯微鏡下觀察碳化物的不均勻度，發(fā)現(xiàn)有嚴重的網(wǎng)狀碳化物存在，共晶碳化物呈變形網(wǎng)狀分布，如圖2所示，網(wǎng)狀碳化物級別大約為6級。在500倍下觀察，金相檢查為回火馬氏體、網(wǎng)狀碳化物及殘留奧氏體組織。

（4）原材料組織分析　對生產(chǎn)該凸模用的Cr12毛坯原材料進行取樣分析，結果表明：原村料內(nèi)部碳化物組織為4級，符合GB1299-85模具鋼標準。

（5）熱加工工藝檢查　檢查壓鑄工藝記錄，溫度為：預熱溫度750oC，加熱溫度1080～1120oC，合模溫度1080oC，出模溫度870oC左右，冷卻方式為氣冷。壓鑄時，采取的是三向循環(huán)壓鑄方法，即采用多方向、多次數(shù)的反復鐓粗與拔長的方法，壓鑄比大于2。以上記錄顯示壓鑄工藝沒有問題。

另外熱處理工藝為：加熱溫度1020±10oC，油冷，200oC回火二次。熱處理工藝亦屬正常。

斷裂原因探討

（1）網(wǎng)狀碳化物形成原因

由于網(wǎng)狀碳化物的形成只與壓鑄工藝有關，與熱處理無關，但記錄顯示壓鑄工藝是正確的，檢查控溫儀表一切正常，因此初步分析網(wǎng)狀碳化物的形成與空氣錘噸位選擇有關。再次檢查壓鑄工藝記錄，發(fā)現(xiàn)設備噸位選擇為250Kg空氣錘，而非平常要求的750Kg空氣錘，經(jīng)了解，原來壓鑄那天750Kg空氣錘出現(xiàn)了故障，于是就用250Kg空氣錘代用。由于引伸凸模是由Φ195的坯料改鍛而成，材料厚實且重量較大，而250Kg空氣錘噸位偏小，打擊能量不足，鍛打不深不透，僅表面層以下較淺深度發(fā)生了足夠的變形，經(jīng)過多次加熱后，心部質(zhì)量得不到改善，反而惡化，從而導致心部產(chǎn)生嚴重的網(wǎng)狀碳化物。

（2）軸向裂紋產(chǎn)生原因

由于拉伸凸模中間有螺孔，在淬火時，螺孔內(nèi)壁冷速最慢，這樣在內(nèi)表面組織應力引起的切向拉應力就很大。另外，原始組織中碳化物呈網(wǎng)狀分布，造成脆性增大，淬火時，內(nèi)應力不能為材料塑變抵消，引起淬火裂紋。

（3）凸模斷裂原因

綜上所述，嚴重的網(wǎng)狀碳化物和細小的軸向裂紋是導致凸模在使用過程中突然斷裂的原因。

結語

Cr12MoV屬于萊氏體鋼，鋼水結晶時析出的共晶碳化物極為穩(wěn)定，常規(guī)熱處理無法細化。在較大規(guī)格的鋼材中，一般仍會殘留明顯的帶狀或網(wǎng)狀堆聚的碳化物，對淬火變形、開裂、力學性能和壓鑄模具壽命影響很大。

為了阻止產(chǎn)生軸向裂紋，在淬火時，可以采取先冷卻內(nèi)孔，再整體淬火的熱處理工藝，這樣可以避免軸向裂紋的產(chǎn)生。