2 分 析

　　對失效模具鋼進行了化學成分及內部組織結構的測試和分析，模具鋼的材質成分、硬度符合國標GB/T 9943-2008中鋼的化學成分要求。模具鋼的表面和心部的組織和顯微硬度符合預期要求。

　　綜合材料使用工況，該模具已進行了批量生產，機加工工藝較為成熟，可以排除材料選擇、工藝設計等異常原因，因此重點分析該失效件的內部組織，存在個別較為粗大的共晶碳化物。對試驗結果進一步分析發現，造成其斷裂的2個影響因素分別為共晶碳化物不均勻度較高和晶粒組織粗大，這可能是鑄態組織遺傳，在鍛造退火過程中未能對共晶碳化物進行有效破碎和分解。這類碳化物的不均勻分布對鋼的力學性能有較大的影響，即碳化物顆粒尺寸細小、分布均勻是該類模具鋼獲得良好使用壽命的重要因素。

　　其次，M42模具鋼的熱加工技術要求較高，M42模具鋼的過熱敏感性大，淬火加熱范圍較窄，溫度控制在（1 190±10）℃，保溫時間按照厚度15~18 s/mm計算。通過追溯M42模具鋼熱處理工藝：淬火（730~840 ℃預熱，1 170~1 190 ℃鹽浴或1 180~1 200 ℃箱式爐加熱，油冷）、回火（530~550 ℃三次回火，每次 2 h）、使硬度不低于66 HRC?，F場熱處理工藝：1 200 ℃箱式爐加熱氣淬，550 ℃三次回火，530 ℃氮化。從現場觀察發現模具鋼淬火過程中存在一定的溫度波動（10~20 ℃），易產生局部過熱，導致晶粒長大和不均勻變形?？紤]該模具的實際尺寸，存在局部薄壁處溫度偏高或保溫時間過長的情況，合金碳化物溶解程度增加，導致模具鋼的邊緣組織淬火后出現異常粗大，降低了模具鋼的韌性和塑性，造成早期失效。

　　3 結束語

　?。?）從分析結果看，共晶碳化物不均勻度級別較高，最直接的原因是鍛造工藝選用不當或變形不充分，鍛造過程未能實現碳化物的完全均勻破碎。建議改進措施為：質量要求較高的模具鋼采用快鍛開坯、大變形多次墩拔的鍛造工藝參數，確保從源頭和過程控制共晶碳化物形態與分布。

　?。?）顯微組織的個別晶粒尺寸偏大，是由于模具零件在淬火時加熱溫度較高、保溫時間偏長，使組織粗化，大尺寸的晶粒存在會降低材料的韌性，造成模具零件早期脆斷失效。建議熱處理企業通過優化淬火工藝，避免淬火加熱溫度過高造成晶粒粗大缺陷，跟蹤該模具后續生產批次的使用情況，確保未再次發生此類異常失效。

　　原文作者:楊禮林徐祺昊秦晨趙莉萍   作者單位：內蒙古科技大學 材料與冶金學院（稀土學院）