模具热处理工艺不合适引起的失效

    模具失效大部分是起因子热处理这一重要环节。因热处理不当引起的失效一般约占模具总失效的50%以上。为了充分发挥模具钢的潜在性能，模具机械加工后都应进行淬火，回火等热处理在热处理中，加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢等工艺参数选择不恰当都将成为模具失效的因素。一个已机加工好的模具，如果因热处理不当而失去其使用价值，则在经济上和时间上的损失是很大的，必须采用种种措施来防止。

    ①加热速度的影响模具钢中含有较多的碳和合金元素，导热性较差。因此在热处理中(尤其是淬火)的加热速度不能太快，应较缓慢地进行，以防止模具发生变形和开裂。在空气炉中加热淬火，为了防止氧化与脱碳，采用装箱保护加热，此时升温速度不快，而透热也较慢，因此不会产生大的热应力，比较安全。在使用盐浴炉处理时，模具的加热速度快，透热也很快，模具内外产生很大的热应力，如果控制不当，很容易产生变形或裂纹，造成模具失效，必须采用预热或减缓升温加速度来防止。

    ②氧化与脱碳的影响模具淬火是在很高的温度下进行的，如果没有严格的气氛控制，其表面很容易发生氧化与脱碳。而大多数模具在淬火、回火后除局部工作面需研磨外，其余部位几乎不再加工，因此热处理中的氧化与脱碳也将使模具造成早期失效。当发生氧化时，模具表面易划伤，尺寸变小，使用中易产生早期疲劳裂纹，当造成脱碳时，表面硬度显著地降低造成早期磨损。另外模具表面脱碳后由于内外层组织的差异，冷却中出现较大的组织应力往往导致淬火裂纹。为了防止模具的氧化与脱碳，可采用装箱保护处理，箱内充填防氧化与脱碳的填充材料，密封后进行加热。此外，也可采用盐浴炉、可控气氛炉、真空炉等。采用可控气氛炉时必须严格控制碳势的高低，碳势太低同样会造成模具面脱碳，但碳势亦不能过高，否则，虽不会发生脱碳，却常常会导致增碳使钢的表面变脆，从而显著地降低钢的疲劳强度。

    ③淬火温度的影响淬火温度的高低显著地影响模具的各种性能。淬火温度过高，易造成长大，并使大量的碳化物溶人基体，形成粗针马氏体，使钢呈现脆性，因而模具在使用中常常出现开裂、崩刃、折断等事故;相反淬火温度过低，碳化物在基体中溶解不充分，钢的淬透性差，淬火硬度偏低，使用中不耐磨，寿命低，同时钢的抗压强度也低，冲头易出现墩粗或鼓形而失效。

    ④冷却条件的影响淬火时的冷却条件也是非常重要的。对于不同的模具材料，应根据所要求的组织状态，选用不同的冷却速度。对于高合金钢，由于含有较多的合金元素，淬透性较高，可以采用油冷、空冷、甚至等温淬火和分级淬火等工艺，若采用水冷淬火等快速冷却则易出现淬火裂纹;对于低合金模具钢，因其淬透性较差，淬火时需要采用水冷来提高冷却速度，一般可采用盐水冷却，如果刘淇采用油冷或空冷，由于淬火后硬度低，模具在服役中不耐磨，寿命缩短，同样会造成早期失效。

    ⑤退火保温时间的影响用T10碳素工具钢制造的冷作模具，在实际使用中于模具端面出现许多裂纹而报废。显微组织观察表明，在铁素体基体上分布着不均匀的二次碳化物，并在晶界上有大量的石墨析出。分析认为，这种石墨是由该钢在780-800℃的温度范围内退火时，长时间的保温造成的。由于石墨本身的强度较低，成为薄弱环节，因而使用中在外力作用下导致开裂口预防措施是严格控制退火温度尤其是缩短保温时间，以防止石墨碳的析出。

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