模具鋼在淬火后產(chǎn)生裂紋是熱處理過程中的可達(dá)缺陷，常見的模具鋼淬火裂紋有縱向裂紋、橫向裂紋、弧狀裂紋、剝離裂紋和網(wǎng)狀裂紋。模具鋼產(chǎn)生了淬火裂紋將使加工好的模具報廢，不僅直接影響到我們的生產(chǎn)效率，也會加重我們的經(jīng)濟(jì)成本。那么，怎樣才能夠預(yù)防模具鋼淬火產(chǎn)生裂紋了?模具鋼淬火裂紋預(yù)防措施有哪些呢?

　　【縱向裂紋】

　　產(chǎn)生原因：裂紋呈軸向，形狀細(xì)而長。當(dāng)模具完全淬透即無心淬火時，心部轉(zhuǎn)變?yōu)楸热菘蛇_(dá)的淬火馬氏體，產(chǎn)生切向拉應(yīng)力，模具鋼的含碳量愈高，產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力愈大，當(dāng)拉應(yīng)力大于該鋼強度專業(yè)時導(dǎo)致縱向裂紋形成。

　　以下因素又加劇了縱向裂紋的產(chǎn)生：

　　(1)鋼中含有較多S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害雜質(zhì)，鋼錠軋制時沿軋制方向呈縱向嚴(yán)重偏析分布，易產(chǎn)生應(yīng)力集中形成縱向淬火裂紋，或原材料軋制后快冷形成的縱向裂紋未加工掉保留在產(chǎn)品中導(dǎo)致很終淬火裂紋擴(kuò)大形成縱向裂紋;

　　(2)模具尺寸在鋼的淬裂敏感尺寸范圍內(nèi)(碳工具鋼淬裂危險尺寸為8-15mm，中低合金鋼危險尺寸為25-40mm)或選擇的淬火冷卻介質(zhì)大大超過該鋼的臨界淬火冷卻速度時均易形成縱向裂紋。

　　預(yù)防措施：

　　(1)嚴(yán)格原材料入庫檢查，對有害雜質(zhì)含量超標(biāo)鋼材不投產(chǎn);

　　(2)盡量選用真空冶煉，爐外精煉或電渣重熔模具鋼材;

　　(3)改進(jìn)熱處理工藝，采用真空加熱、保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火;

　　(4)變無心淬火為有心淬火即不完全淬透，獲得強韌性高的下貝氏體組織等措施，大幅度降低拉應(yīng)力，能有效避免模具縱向開裂和淬火畸變。

　　【橫向裂紋】

　　產(chǎn)生原因：裂紋特征是垂直于軸向。未淬透模具，在淬硬區(qū)與未淬硬區(qū)過渡部分存在大的拉應(yīng)力峰值，大型模具快速冷卻時易形成大的拉應(yīng)力峰值，因形成的軸向應(yīng)力大于切向應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生橫向裂紋。鍛造模塊中S、P，Bi，Pb，Sn，As等低熔點有害雜質(zhì)的橫向偏析或模塊存在橫向顯微裂紋，淬火后經(jīng)擴(kuò)展形成橫向裂紋。

　　預(yù)防措施：

　　(1)模塊應(yīng)合理鍛造，原材料長度與直徑之比即鍛造比很好選在2—3之間，鍛造采用雙十字形變向鍛造，經(jīng)五鐓五拔多火鍛造，使鋼中碳化物和雜質(zhì)呈細(xì)、小，勻分布于鋼基體，鍛造纖維組織圍繞型腔無定向分布，大幅度提高模塊橫向力學(xué)性能，減少和消除應(yīng)力源;

　　(2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)：在鋼的Ms點以上快冷，大于該鋼臨界淬火冷卻速度，鋼中過冷奧氏體產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力，內(nèi)層為張應(yīng)力，相互抵消，有效防止熱應(yīng)力裂紋形成，在鋼的Ms—Mf之間緩冷，大幅度降低形成淬火馬氏體時的組織應(yīng)力。當(dāng)鋼中熱應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)力總和為正(張應(yīng)力)時，則易淬裂，為負(fù)時，則不易淬裂。充分利用熱應(yīng)力，降低相變應(yīng)力，控制應(yīng)力總和為負(fù)，能有效避免橫向淬火裂紋發(fā)生。CL-1有機淬火介質(zhì)是較理想淬火劑，同時可減少和避免淬火模具畸變，還可控制硬化層合理分布。調(diào)正CL-1淬火劑不同濃度配比，可得到不同冷卻速度，獲得所需硬化層分布，滿足不同模具鋼需求。

　　【弧狀裂紋】

　　產(chǎn)生原因：常發(fā)生在模具棱角角、缺口、孔穴、凹模接線飛邊等形狀突變處。這是因為，淬火時棱角處產(chǎn)生的應(yīng)力是平滑表面平均應(yīng)力的10倍。

　　另外，

　　(1)鋼中含碳(C)量和合金元素含量愈高，鋼Ms點愈低，Ms點降低2℃，則淬裂傾向增加1.2倍，Ms點降低8℃，淬裂傾向則增加8倍;

　　(2)鋼中不同組織轉(zhuǎn)變和相同組織轉(zhuǎn)變不同時性，由于不同組織比容差，造成巨大組織應(yīng)力，導(dǎo)致組織交界處形成弧狀裂紋;

　　(3)淬火后未及時回火，或回火不充分，鋼中殘余奧氏體未充分轉(zhuǎn)變，保留在使用狀態(tài)中，促進(jìn)應(yīng)力重新分布，或模具服役時殘余奧氏體發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)綜合應(yīng)力大于該鋼強度專業(yè)時便形成弧狀裂紋;

　　(4)具有第二類回火脆性鋼，淬火后高溫回火緩冷，導(dǎo)致鋼中P，s等有害雜質(zhì)化合物沿晶界析出，大大降低晶界結(jié)合力和強韌性，增加脆性，服役時在外力作用下形成弧狀裂紋。

　　預(yù)防措施：

　　(1)改進(jìn)設(shè)計，盡量使形狀對稱，減少形狀突變，增加工藝孔與加強筋，或采用組合裝配;

　　(2)圓角代直角及尖角銳邊，貫穿孔代盲孔，提高加工精度和表面光潔度，減少應(yīng)力集中源，對于無法避免直角、尖角銳邊、盲孔等處一般硬度要求不高，可用鐵絲、石棉繩、耐火泥等進(jìn)行包扎或填塞，人為造成冷卻屏障，使之緩慢冷卻淬火，避免應(yīng)力集中，防止淬火時弧狀裂紋形成;

　　(3)淬火鋼應(yīng)及時回火，消除部分淬火內(nèi)應(yīng)力，防止淬火應(yīng)力擴(kuò)展;

　　(4)較長時間回火，提高模具抗斷裂韌性值;

　　(5)充分回火，得到穩(wěn)定組織性能;多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力;

　　(6)合理回火，提高鋼件疲勞抗力和綜合機械力學(xué)性能;對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應(yīng)快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性，防止和避免淬火時弧狀裂紋形成。