第33卷第4期Vol133　No1

4

2008年8月

Aug.2008

H13钢汽车热锻模具失效机理分析

王　孟1,2,刘宗德1,宝志坚1

(1.华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;

2.华北电力大学机械工程系,河北保定071003)

摘要:对汽车用轴类部件的热锻模具进行失效分析。通过能谱分析、扫描电镜、显微硬度测定等多种检测手段,分析了热锻模具的失效机理。结果表明,失效热锻模具钢工作面表层材料氧化,表面合金元素重新分布,局部合金元素降低,导致材料局部硬度、耐磨性及热强度下降,这是产生初始裂纹及蚀点的主要原因,初始破损的进一步扩展导致了模具的最终失效。

关键词:热锻模;失效分析;H13钢;金相检验

中图分类号:TG142145　　　文献标识码:A　　　文章编号:100023940(2008)0420083204

StudyonfailuremechanismofH13steelhot2forgingdiesforautomobile

WANGMeng1,2,LIUZong2de1,BAOZhi2jian1

(1.KeyLaboratoryofConditionMonitoringandControlforPowerofofEducation,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,Engineering,

NorthChinaElectricPower,China)

Abstract:Thefailuremechanismwason2forgingdiesbymeansofEDS,micro2hardnessandmetallographicexamination.oxidationanddispersingofalloyingelementsinsurfacelayerleadtotheandhotstrengthofthesteel,whichcausetheinitialsurfacecracks.Continuousresultsinthefinalfailureofthedies.

Keywords:hot2forgingdies;failureanalysis;H13steel;metallographicexamination

1　引言

热锻模具在汽车制造中起着举足轻重的作用,每一个锻造零件的生产都需数个成形模具的配套。但是,国内热锻模的使用寿命与国外发达国家相比相差甚远,只有国外模具使用寿命的1/3～1/5

[1]

好的抗高温疲劳腐蚀性能。本文研究的热锻模材料均

为H13(4Cr5MoSiV1)模具钢,标准化学成分见表1。热锻模具材料的热处理工艺流程为:去应力退火→淬火→3次回火,最终硬度在49～52HRC。

表1　H13模具钢的主要化学成分(%,质量分数)

Table1　ChemicalcompositionofdiesteelH13(%,massfraction)

C

Si

Mn

Cr

Mo

V

P

S

,降低

了产品的生产效率,增加了制造成本。因此,提高国内汽车模具的质量,延长其使用寿命是企业关心的重要课题。本文以某汽车制造厂一批轴类毛胚件热锻模具为研究对象,借助各种试验检测手段,研究了汽车热锻模具的失效机理,得出一些有益的结论。

0132～0180～0120～4175～1110～0180～0145

1120

0150

5150

1175

1120

≤

01030

≤

…… 此处隐藏0字 ……

01030

2　热锻模具材料及寿命

目前,汽车热锻模具钢大都采用H系列钢,具有较高的高温强度和抗回火能力,红硬性好,且有良

收稿日期:2007212225;修订日期:2008202220

基金项目:教育部长江学者与创新团队计划(IRT0720);北京市教委科技成果转化与产业化项目资助

作者简介:王　孟(1967-),女,博士研究生,讲师电子信箱:wangmeng2146@1631com

该批汽车热锻模具应用于轴类毛坯件的粗锻阶段,胚料初始温度1200～1300℃,由于热作模具的工作面往往与高温坯料直接接触,模具型腔的瞬时温度可达600～700℃。另外,模具工作中需采用喷水冷却,持续时间大约在012～014s,这样使得模具在工作中产生周期性的温度变化,冷热交替循环易引起热疲劳。

模具使用寿命调查发现,使用寿命较短的热锻模具在1600～1800件,使用寿命较长的在5500～7000件,模具平均寿命在4000～5000件,寿命很不稳定,而国外同类模具使用寿命一般在1万件以上[2]。