热作模具钢【5CrNiMo钢】-15

材料名称：5CrNiMo钢。
浸蚀剂：图1～图5未浸蚀，图6、图7经4%硝酸酒精溶液浸蚀
处理情况：锻造后，坯料经780℃加热保温3～4h，随炉降至680℃再保温3～4h，炉冷至500℃出炉空冷；又经840℃加热保温油冷淬火，600～640℃回火。机械加工成形，将其装在木炭粉铁箱中密封后升温至600℃保温3～4h预热，然后升温至840℃保温4h，迅速开箱取出模具并预冷至760℃，然后淬入50℃热油中，待模具冷至250℃，立即出油，并置入250℃炉中保温2h，然后再升温至460℃进行回火处理，回火后出炉空冷。模具硬度为45HRC，符合图样要求。
组织说明：强度不够，引起开裂。
   图1：5CrNiMo钢制铝合金热锻模对半裂开的断口，裂纹起始于锻模腔底部中心，见图中白色箭头所指。晶粒细小且平整，似剪切断口，然后裂纹自中心向两侧以波浪层状发展，呈人字形，模具断口四周为剪切唇区，是模具最后断裂的部分。
   图2：模具底部中心（即壁厚最薄处），有φ40mm因塑性变形而凸起的部分，其大小恰与模架中心的工艺孔相吻合。
   图3～图5分别为裂源、裂纹快速扩展区以及边缘剪切唇区断口覆膜电镜照片。裂源断口有明显的塑性变形特征；裂纹快速扩展区断口为解理和韧性晶间断裂两种微观特征；切剪唇区的断口为明显的韧窝。
   上述三个区域组织大致相仿，均有较明显的树枝偏析。基体为回火托氏体，偏析处为淬火马氏体，从显微硬度压痕大小也可明显区别这两部分的组织不同，分别如图6及图7所示。
   由上述各区的断口特征及显微组织说明，锻模存在的树枝状偏析是由模坯锻压比不足造成的。模具淬火、回火工艺基本正常。从模具的结构及使用情况来看，断裂发生于壁厚最薄的型腔底部，该处具有明显的塑性变形。由此说明，该处强度最为薄弱，当锻造铝合金零件时，该处承受负荷最大，恰恰又处在模架中心孔处。当承受载荷时，无支承作用，所以该锻模在使用数百次后，即由于强度不够而产生塑性变形，最后导致断裂。

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热作模具钢【5CrNiMo钢】-15

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