压铸模早期开裂失效分析

【编者按】成分偏析、淬火压力不够、冷速慢，以及截面改变处R角小是导致压铸模早期开裂的原因。采用固溶淬火+高温回火，分级和等温淬火，回火后快冷，以及提高冲击韧度等措施，可延长其使用寿命。

1.概况

铝合金压铸模材料为4Cr5MoSiV1(H13)钢，硬度要求42～48HRC。其制造工艺路线是：锻造→退火→粗加工→热处理→精加工。模具在真空炉中加热，温度（1030±10）℃，保温90min，氩气淬火，560～580℃回火保温6h在空气中冷却。处理后的硬度为51～52.5HRC。

2.失效模具检查

模具使用时间不长便发生开裂，化学成分分析符合4Cr5MoSiV1钢的国家标准。断口观察有明显贝纹线，裂纹源区和扩展区由于高温氧化呈现出深浅不同的氧化色，使疲劳裂纹更加清晰。裂纹源位于模具型面拐角处。另外一副模具在使用前已有裂纹，在使用中成为裂纹源，断口上裂纹处有黑色氧化物，其扩展区无明显贝纹线，但有较长的快速撕裂条纹。

金相组织检验为回火马氏体+回火托氏体（呈黑色网络）。对黑色网络进行SEM能谱分析，该处有铬、钒碳化物，还有杂质元素硫的偏聚。金相组织检查还发现由于钢的化学成分不均匀所造成的带状分布组织，碳化物偏析带（碳及合金元素富集区）有块状和堆集状碳化物，还有十分细小、密集的点状碳化物。两侧贫碳贫合金元素区域，虽然已经过高温回火，组织已发生变化，但原淬火时形成的贝氏体形态（黑针状）仍然可见。

3.失效分析及预防措施

大型模块的成分偏析是难免的，锻造使成分和组织不均匀难以消除，大块堆集状和链网共晶碳化物不易被破碎均匀化。因此，大模块可先进行1100~1150℃固溶-高温回火预处理，以改善组织不均匀性，消除

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