H13钢穿心杆变形及颈缩原因分析.pdf

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1、模具工业2014年第4O卷第6期l模具制造技术l；；、；、；；＼1H13钢穿心杆变形及颈缩原因分析高阳，陈国辉，余荣杰，张小聪(广州市机电工业研究所，广东广州510663)摘要：通过对失效的H13钢穿心杆进行化学成分、宏观形貌和显微组织检测，分析其发生变形和颈缩的原因。结果表明，穿心杆失效并不是真空淬火、氮一碳共渗等热处理工艺控制不当，直接原因是非金属硫化物夹杂超标，带状偏析严重及在偏析带内存在较多的链状分布碳化物液析引起的。关键词：H13钢；穿心杆；挤压；颈缩；失效分析中图分类号：TG162．41文献标识码：B文章编号：1001—2168(2014)06—0065-05Causea

2、nalysis0fdef0rmationandneckingOfH13steelhollowrodGAOYang，CHENGuo—hui，YURong~ie，ZHANGXiao-cong(Mechanical&ElectronicIndustrialInstituteofGuangzhou，Guangzhou，Guangdong510663，China)Abstract：ThecausesofdeformationandneckingofinvalidH13hollowrodwereanalyzedbytestingthechemicalcomposition．macromorpho

3、logyandmicroscopicstructure．rI'here-sultshowsthattheinvalidationoftherodisnotbecauseoftheimpropercontrolofheattreatmentprocesssuchasvacuumhardeningandnitrocarburizing；thedirectcauseistheexcessofnon—metalsulphideinclusion，seriOUSbandedsegregationandmorechaindistribu-tionofcarbideliquationexistin

4、ginthese-gregationband．Keywords：H13steel；holowrod；extrusion；necking；invalidationanalysis1引言生产不到2t即发生颈缩现象，而且此批穿心杆的变H13钢是一种常见的空冷硬化热作模具钢，因形量严重超差，最大变形圆跳动甚至达5ITlm。现主其在中温(600℃)条件下仍具有较高热强性、抗要针对穿心杆的早期失效进行研究，找出早期失效热疲劳性能，高的韧性和一定的耐磨性，可以抵抗的具体原因并提出改进措施。熔融状态铝的冲蚀作用，在制造热挤压模与芯棒、模锻锤的锻模、锻造压力机模具、精锻机用模具镶2热处理工艺件以及铝、

5、铜及其合金的压铸模等方面得到了广泛穿心杆的加工工艺为：下料一锻造一球化退火的应用]。某单位采用H13钢的穿心杆反向挤压铝一机加工淬火+回火一粗磨内孔一氮一碳共渗_+合金，穿心杆结构如图1所示。精磨内孔至尺寸。2．1真空热处理穿心杆在高压高流率真空气体淬火炉中进行图1穿心杆加热淬火，热处理工艺如图2所示。(1)除应力：在普通井式炉中进行，520,-~穿心杆的使用寿命设计为4～5t／副，但部分仅540℃×3～4h。(2)奥氏体化：穿心杆竖立吊挂摆放，经650℃收稿日期：2014—02—24。和850℃2个阶段预热，奥氏体化温度为1060℃，保作者简介：高~(1985一)，男(汉族)，湖北

6、鄂州人，工程师，主要温2．5h，气冷1h，氮气压力为0．4MPa。研究方向为热处理工艺技术及材料失效分析。模具工业2014年第40卷第6期(3)回火：为560cI=×6h；T2为580℃×6h；T3为表1H13钢穿心杆的化学成分wt％570℃×6h，每次回火后均空冷。元素CCrMoSiVMnSP实测值OI365-32I．490．970．890-32O．02O．01温度／。C标准规定0-32～4．75～1．1～0．8～0．8～0．2～≤≤范围0．455．5l_751．21-2O．50．030．03冷1h3．3硬度测试穿心杆设计要求硬度为49～51HRC，经真空淬图2真空热处理工艺火及回

7、火后，使用HR150一A型洛氏硬度计测试该穿心杆不同部位的硬度值(每个部位至少测3点取平2．2氮一碳共渗均值)，如图4中标记数值。穿心杆大头端硬度为氮一碳共渗即化学热处理中的氮碳共渗，是在50—51HRC，保持热处理后的硬度，而颈缩部位发生铁一氮共析温度以下进行的共渗工艺，以渗氮为主，在表面最低硬度40．8HRC处，硬度值有明显下降。同时渗入少量的碳原子，优点是时间短、共渗速度快、渗层脆性比纯气体渗氮(硬氮)小、材料不受钢种限制、共渗后的材料可不经研磨直接