1. Rachadura longitudinal
As fissuras são axiais, finas e de formato longo.
Quando a matriz é completamente temperada, ou seja, têmpera centerless, o centro é transformado em martensita temperada com maior volume específico, gerando tensão de tração tangencial.
Quanto maior o teor de carbono do aço da matriz, maior será a tensão de tração tangencial gerada.
Quando a tensão de tração é maior que o limite de resistência do aço, formam-se fissuras longitudinais.
Os seguintes fatores agravam a geração de fissuras longitudinais:
(1) O aço contém muito S, P, Bi, Pb, Sn, As e outras impurezas prejudiciais com baixo ponto de fusão.
Quando o lingote de aço é laminado, ele apresenta uma séria distribuição de segregação longitudinal ao longo da direção de laminação, o que é fácil de produzir concentração de tensão e formar trincas longitudinais de têmpera, ou as trincas longitudinais formadas por resfriamento rápido após a laminação da matéria-prima não são processadas e retidas em o produto, fazendo com que as fissuras de têmpera finais se expandam e formem fissuras longitudinais;
(2) Trincas longitudinais são fáceis de formar quando o tamanho da matriz está dentro da faixa de tamanho sensível à trinca de têmpera do aço (o tamanho perigoso da trinca de têmpera do aço para ferramentas de carbono é de 8-15 mm, e o tamanho perigoso do aço de média e baixa liga é 25-40 mm) ou o meio de resfriamento de têmpera selecionado excede em muito a velocidade crítica de resfriamento de têmpera do aço.
Medidas preventivas:
(1) A inspeção de armazenamento de matérias-primas deve ser rigorosamente realizada, e o aço com impurezas nocivas que excedam o padrão não deve ser colocado em produção;
(2) A fundição a vácuo, o refino em forno ou a refusão por eletroescória devem ser selecionados na medida do possível;
(3) O processo de tratamento térmico é melhorado com a adoção de aquecimento a vácuo, aquecimento de atmosfera protetora, aquecimento de forno de banho de sal totalmente desoxidado, têmpera graduada e têmpera isotérmica;
(4) Mudar de têmpera sem centro para têmpera central, ou seja, têmpera incompleta, e obter estrutura de bainita inferior com alta resistência e tenacidade pode reduzir muito a tensão de tração e evitar efetivamente a trinca longitudinal e a distorção de têmpera da matriz.
2. Rachadura transversal
A fissura caracteriza-se por ser perpendicular ao eixo.
Para a matriz não endurecida, existe um grande pico de tensão de tração na parte de transição entre a zona endurecida e a zona não endurecida.
Grandes picos de tensão de tração são facilmente formados quando matrizes grandes são resfriadas rapidamente.
Como a tensão axial formada é maior que a tensão tangencial, são geradas fissuras transversais.
Segregação transversal de S, P, Bi, Pb, Sn, As e outras impurezas prejudiciais de baixo ponto de fusão no módulo de forjamento ou microfissuras transversais existem no módulo, e rachaduras transversais são formadas após a têmpera.
Medidas preventivas:
(1) O módulo deve ser forjado razoavelmente. A relação entre o comprimento e o diâmetro das matérias-primas, ou seja, a relação de forjamento, deve ser preferencialmente de 2-3.
O forjamento de direção variável tipo cruz dupla deve ser adotado para forjamento.
Após cinco recalques e cinco trefilados, o forjamento multifogo deve ser realizado para tornar o carboneto e as impurezas do aço finos e distribuídos uniformemente na matriz do aço.
A estrutura de fibra forjada será distribuída de forma não direcional ao redor da cavidade, melhorando significativamente as propriedades mecânicas transversais do módulo, reduzindo e eliminando a fonte de tensão;
(2) Selecione a taxa de resfriamento e o meio de resfriamento ideais: o resfriamento rápido acima do ponto Ms do aço é maior que a taxa crítica de resfriamento de têmpera do aço.
A tensão gerada pela austenita sub-resfriada no aço é a tensão térmica, a camada superficial é a tensão de compressão e a camada interna é a tensão de tração, que se compensam, evitando efetivamente a formação de trincas por tensão térmica.
O resfriamento lento entre Ms -Mf do aço pode reduzir bastante o estresse organizacional durante a formação da martensita temperada.
Quando a soma da tensão térmica e da tensão correspondente no aço é positiva (tensão de tração), é fácil extinguir a trinca e, quando é negativa, não é fácil extinguir a trinca.
Leitura relacionada: Têmpera de rachadura vs. Forjamento de rachaduras vs. Retificação de rachaduras
Faça pleno uso do estresse térmico, reduza o estresse de transformação de fase e controle o estresse total para ser negativo, o que pode efetivamente evitar trincas transversais de têmpera.
A têmpera orgânica CL-1 é uma têmpera ideal, que pode reduzir e evitar a distorção da matriz de têmpera e controlar a distribuição razoável da camada de endurecimento.
Ao ajustar a proporção de têmpera CL-1 com diferentes concentrações, diferentes taxas de resfriamento podem ser obtidas e a distribuição necessária da camada endurecida pode ser obtida para atender às necessidades de diferentes aços de matriz.
Leitura relacionada: Quais materiais são normalmente usados para matrizes de estampagem?
3. Rachaduras de arco
Muitas vezes ocorre em mudanças repentinas na forma dos cantos da matriz, entalhes, cavidades e rebarbas de conexão da matriz, porque a tensão gerada nos cantos durante a têmpera é 10 vezes a tensão média das superfícies lisas.
Além disso,
(1) Quanto maior o teor de carbono (C) e o teor de elementos de liga no aço, menor será o ponto Ms do aço.
O ponto Ms diminui em 2 ℃, então a tendência de rachadura por têmpera aumenta 1,2 vezes, o ponto Ms diminui em 8 ℃ e a tendência de rachadura por têmpera aumenta 8 vezes;
(2) A transformação de diferentes microestruturas e a transformação da mesma microestrutura em aço são diferentes ao mesmo tempo.
Devido às diferentes tolerâncias específicas das microestruturas, são causadas enormes tensões estruturais, o que leva à formação de fissuras em forma de arco na interface das microestruturas;
(3) Se a têmpera não for revenida em tempo hábil ou o revenido não for suficiente, a austenita residual no aço não é totalmente transformada, que é retida no estado de serviço para promover a redistribuição da tensão, ou quando a matriz está em serviço, a austenita residual sofre transformação martensítica para produzir novas tensões internas, e quando a tensão abrangente for maior que o limite de resistência do aço, serão formadas trincas em forma de arco;
(4) O segundo tipo de aço frágil temperado é temperado lentamente em alta temperatura após a têmpera, o que leva à precipitação de P, S e outras impurezas prejudiciais no aço ao longo do limite de grão, reduzindo significativamente a adesão do limite de grão e a tenacidade, aumentando a fragilidade e formando rachaduras de arco sob a força externa durante o serviço.
Medidas preventivas:
(1) Melhorar o projeto, tornar a forma o mais simétrica possível, reduzir a mudança repentina de forma, aumentar o furo do processo e a nervura de reforço ou adotar montagem combinada;
(2) Cantos redondos substituem ângulos retos e cantos afiados e bordas afiadas, e furos passantes substituem furos cegos para melhorar a precisão do processamento e o acabamento superficial, reduzindo as fontes de concentração de tensão.
Para locais onde é impossível evitar ângulos retos, cantos vivos e arestas vivas, buracos cegos, etc., os requisitos gerais de dureza não são altos, arame de ferro, corda de amianto, lama resistente ao fogo, etc. enchimento e barreiras de resfriamento artificiais podem ser criadas para retardar o resfriamento e a têmpera, evitar a concentração de tensão e prevenir a formação de trincas de arco durante a têmpera;
(3) O aço temperado deve ser temperado a tempo de eliminar parte da tensão interna de têmpera e evitar a expansão da tensão de têmpera;
(4) Revenir por um longo tempo para melhorar a tenacidade à fratura da matriz;
(5) Totalmente temperado para obter estrutura e propriedades estáveis;
(6) O revenido repetido pode transformar totalmente a austenita residual e eliminar novas tensões;
(7) O revenido razoável pode melhorar a resistência à fadiga e as propriedades mecânicas abrangentes das peças de aço;
O aço do molde com o segundo tipo de fragilidade na têmpera deve ser resfriado rapidamente após o revenido em alta temperatura (resfriamento a água ou resfriamento a óleo) para eliminar o segundo tipo de fragilidade na têmpera e prevenir e evitar a formação de trincas de arco durante a têmpera.
4. Descascando rachaduras
Quando a matriz está em serviço, sob o efeito do estresse, a camada endurecida é removida da matriz de aço, peça por peça.
Devido aos diferentes volumes específicos da superfície e das estruturas centrais da matriz, tensões de têmpera axiais e tangenciais são formadas na camada superficial durante a têmpera, tensões de tração são geradas na direção radial e mudanças repentinas ocorrem internamente.
As fissuras de descascamento são geradas na faixa estreita de mudanças bruscas de tensão, que geralmente ocorrem durante o processo de resfriamento da matriz após o tratamento térmico químico da camada superficial.
Como a modificação química da camada superficial é diferente da transformação da matriz de aço, a expansão da martensita temperada nas camadas interna e externa é diferente, resultando em grande tensão de transformação.
Isto faz com que a camada de tratamento químico se desprenda da matriz.
Como camada de endurecimento de superfície de chama, camada de endurecimento de superfície de alta frequência, camada de cementação, camada de carbonitretação, camada de nitretação, camada de boronização, camada de metalização, etc.
Não é adequado temperar a camada química rapidamente após a têmpera, especialmente ao revenir a uma temperatura baixa abaixo de 300 ℃ e aquecer rapidamente, o que causará a formação de tensão de tração na camada superficial e a formação de tensão de compressão no centro do aço matriz e a camada de transição.
Quando a tensão de tração é maior que a tensão de compressão, a camada química será puxada e removida.
Medidas preventivas:
(1) A concentração e a dureza da camada de infiltração química do aço da matriz devem ser reduzidas lentamente da superfície para o interior, e a força de ligação entre a camada de infiltração e a matriz deve ser aumentada.
O tratamento de difusão após a infiltração pode uniformizar a camada de infiltração química e a transição da matriz;
(2) Antes do tratamento químico do aço da matriz, o recozimento por difusão, o recozimento esferoidizante e o tratamento de têmpera e revenimento devem ser realizados para refinar totalmente a estrutura original, o que pode efetivamente prevenir e evitar rachaduras e garantir a qualidade do produto.
5. Rachaduras na malha
A profundidade da fissura é relativamente rasa, geralmente cerca de 0,01-1,5 mm de profundidade, radiante, apelidada de fissura.
Os principais motivos são:
(1) A matéria-prima possui uma camada de descarbonetação profunda, que não é removida durante o corte a frio, ou o molde acabado é aquecido em um forno com atmosfera oxidante para causar descarbonetação oxidativa;
(2) A estrutura do metal superficial descarbonetado da matriz é diferente do teor de carbono e do volume específico da martensita na matriz de aço.
A superfície descarbonetada do aço produz grande tensão de tração durante a têmpera.
Portanto, a superfície do metal é frequentemente quebrada em uma rede ao longo do limite do grão;
(3) A matéria-prima é aço de grão grosso. A estrutura original é grosseira e contém ferrita maciça, que não pode ser eliminada pela têmpera convencional.
Permanece na estrutura de têmpera, ou o controle de temperatura é impreciso, o instrumento falha, a estrutura superaquece, ou mesmo queima demais, o grão fica mais grosso, a força de ligação do limite do grão é perdida.
Quando a matriz é temperada e resfriada, o carboneto de aço precipita ao longo do limite do grão da austenita, a resistência do limite do grão é bastante reduzida, a tenacidade é baixa e a fragilidade é grande.
Sob a ação da tensão de tração, ocorre uma trinca em rede ao longo do contorno de grão.
Medidas preventivas:
(1) A composição química, estrutura metalográfica e detecção de falhas das matérias-primas devem ser rigorosamente verificadas, e matérias-primas não qualificadas e aço de grão grosso não devem ser utilizados como materiais de matriz;
(2) Aço de grão fino e aço para forno elétrico a vácuo devem ser selecionados, e a profundidade da camada de descarbonetação das matérias-primas deve ser verificada novamente antes da produção.
A tolerância para corte a frio deve ser maior que a profundidade da camada de descarbonetação;
(3) Formular um processo de tratamento térmico avançado e razoável, selecionar um instrumento de controle de temperatura de microcomputador com precisão de controle de ± 1,5 ℃ e calibrar o instrumento no local regularmente;
(4) Forno elétrico a vácuo, forno com atmosfera protetora e forno de banho de sal totalmente desoxidado são usados para o tratamento final de produtos de molde para prevenir e evitar efetivamente a formação de rachaduras na rede.
6. Rachaduras no tratamento a frio
A maioria dos aços para matrizes são aços de liga de médio e alto carbono.
Após a têmpera, alguma austenita sub-resfriada não é transformada em martensita e permanece como austenita residual em serviço, o que afeta o desempenho em serviço.
Se a temperatura estiver abaixo de zero e o resfriamento continuar, a austenita retida pode sofrer transformação martensítica.
Portanto, a essência do tratamento pelo frio é o resfriamento.
A tensão de têmpera à temperatura ambiente e a tensão de têmpera à temperatura zero são sobrepostas.
Quando a tensão sobreposta excede o limite de resistência do material, uma trinca de tratamento a frio será formada.
Medidas preventivas:
(1) Antes do tratamento de têmpera e resfriamento, a matriz deve ser fervida em água fervente por 30-60 minutos para eliminar 15% – 25% da tensão interna de têmpera e estabilizar a austenita residual.
Em seguida, a matriz deve ser submetida a tratamento de resfriamento normal a – 60 ℃ ou tratamento criogênico a – 120 ℃.
Quanto mais baixa a temperatura, mais a austenita residual será transformada em martensita, mas é impossível completar a transformação.
O experimento mostra que cerca de 2% a 5% da austenita residual é retida, e uma pequena quantidade de austenita residual pode ser retida conforme necessário para relaxar a tensão.
Ele desempenha um papel de buffer. Como a austenita residual é macia e tenaz, ela pode absorver parcialmente a energia de rápida expansão da martensitização e aliviar o estresse de transformação;
(2) Após o tratamento a frio, retire o molde e coloque-o em água quente para aumentar a temperatura, o que pode eliminar de 40% a 60% do estresse do tratamento a frio.
Quando a temperatura sobe até a temperatura ambiente, ela deve ser temperada a tempo.
O estresse do tratamento a frio deve ser eliminado ainda mais para evitar a formação de rachaduras no tratamento a frio, obter um desempenho organizacional estável e garantir que os produtos do molde não sejam distorcidos durante o armazenamento e uso.
7. Esmerilar rachaduras
Muitas vezes ocorre no processo de moagem a frio após a têmpera e revenido dos produtos da matriz.
A maioria das microfissuras formadas são perpendiculares à direção de retificação, com cerca de 0,05-1,0 mm de profundidade.
(1) Pré-tratamento inadequado de matérias-primas, falha na eliminação total de carbonetos maciços, reticulados e com faixas de matérias-primas e descarbonetação grave;
(2) A temperatura final de aquecimento da têmpera é muito alta, ocorre superaquecimento, o grão é grosso e mais austenita residual é gerada;
(3) Durante a moagem ocorre uma transformação de fase induzida por tensão, que transforma a austenita residual em martensita.
O estresse estrutural é grande. Além disso, devido ao revenido insuficiente, restam muitas tensões de tração residuais, que são sobrepostas à tensão estrutural de retificação, ou devido à grande velocidade de retificação, taxa de avanço e resfriamento inadequado, o calor de retificação da superfície do metal aumenta acentuadamente para a têmpera. temperatura de aquecimento e, em seguida, o fluido de moagem esfria, resultando na têmpera secundária da superfície de moagem, que é uma combinação de múltiplas tensões.
Se o limite de resistência do material for excedido, serão causadas rachaduras na superfície do metal.
Medidas preventivas:
(1) As matérias-primas são modificadas e forjadas muitas vezes com recalque e estiramento de direção variável em forma de cruz dupla.
Após quatro recalques e quatro estiramento, a estrutura da fibra forjada é distribuída simetricamente em forma ondulada em torno da cavidade ou eixo.
O calor residual final de alta temperatura é usado para têmpera, seguido por revenido de alta temperatura, que pode eliminar totalmente carbonetos em blocos, reticulados, em faixas e em cadeia e refinar os carbonetos em 2-3 níveis;
(2) Formular processo avançado de tratamento térmico para controlar o teor de austenita residual temperada final que não exceda o padrão;
(3) Temperar e eliminar o estresse de têmpera em tempo hábil após a têmpera;
(4) A redução adequada da velocidade de moagem, da quantidade de moagem e da velocidade de resfriamento da moagem pode efetivamente prevenir e evitar a formação de rachaduras na moagem.
8. Rachaduras no corte do fio
Essa trinca ocorre no processo de corte on-line do módulo temperado e revenido.
Este processo altera o estado de distribuição do campo de tensão da camada superficial do metal, camada intermediária e centro.
A tensão interna residual de têmpera está desequilibrada e deformada, e uma grande tensão de tração aparece em uma determinada área.
Quando esta tensão de tração é grande o suficiente para secar o limite de resistência do material da matriz, ela causa trincas.
A fissura é uma fissura de camada metamórfica rígida em forma de cauda de arco.
O experimento mostra que o processo de corte do fio é uma descarga parcial de alta temperatura e um processo de resfriamento rápido, o que faz com que a superfície do metal forme uma camada dendrítica solidificada como estrutura fundida, produzindo tensão de tração de 600-900MPa e camada branca de têmpera secundária de alta tensão com 0,03 mm de espessura .
Causas de rachaduras:
(1) Existe segregação grave de carboneto nas matérias-primas;
(2) O instrumento falha, a temperatura de aquecimento de têmpera é muito alta e o grão é grosso, reduzindo a resistência e tenacidade do material e aumentando a fragilidade;
(3) As peças temperadas não são revenidas a tempo e o revenido não é suficiente, e a tensão interna residual excessiva e a nova tensão interna formada durante o corte do fio levam a rachaduras no corte do fio.
Medidas preventivas:
(1) Verifique rigorosamente as matérias-primas antes do armazenamento para garantir que a composição organizacional das matérias-primas seja qualificada.
Matérias-primas não qualificadas devem ser forjadas para quebrar os carbonetos, de modo que a composição química e a estrutura metalográfica atendam às condições técnicas antes de serem colocadas em produção.
Antes do tratamento térmico dos módulos, os produtos acabados devem ser temperados, revenidos e cortados com fio após reserva de uma certa quantidade de moagem;
(2) Calibrar o instrumento antes de entrar no forno, selecionar o microcomputador para controlar a temperatura, com precisão de controle de temperatura de ± 1,5 ℃, forno a vácuo e forno com atmosfera protetora para aquecimento, e evitar estritamente o superaquecimento e a descarbonetação oxidativa;
(3) Têmpera de classificação, têmpera isotérmica e têmpera oportuna após têmpera, têmpera múltipla, eliminando totalmente o estresse interno, criando condições para corte de fio;
(4) Formular um processo de corte de fio científico e razoável.
9. Fratura por fadiga
Quando a matriz está em serviço, as microfissuras por fadiga formadas sob a ação repetida de tensões alternadas se expandem lentamente, levando a uma fratura súbita por fadiga.
(1) Existem rachaduras, manchas próprias, poros, frouxidão, inclusões não metálicas, segregação severa de carboneto, estrutura em faixas e defeitos metalúrgicos maciços de ferrita livre nas matérias-primas, que destroem a continuidade da estrutura da matriz e formam concentração desigual de tensões.
112 no lingote de aço não foi eliminado, resultando na formação de manchas brancas durante a laminação.
Existem Bi, Pb, Sn, As, S, P e outras impurezas prejudiciais no aço.
P no aço é fácil de causar fragilidade a frio, enquanto S é fácil de causar fragilidade a quente.
Se as impurezas prejudiciais S, P excederem o padrão, elas serão fáceis de formar uma fonte de fadiga;
(2) Camada endurecida muito espessa, concentração muito alta, camada endurecida muito espessa e muito rasa e baixa dureza da zona de transição podem levar a uma redução acentuada da resistência à fadiga dos materiais;
(3) Quando a superfície da matriz é áspera no processamento, baixa precisão, acabamento ruim, bem como linhas de faca, letras, arranhões, hematomas, poços de corrosão, etc., também é fácil causar concentração de tensão e fratura por fadiga.
Medidas preventivas:
(1) Selecionar rigorosamente os materiais, garantir os materiais e controlar o conteúdo de Pb, As, Sn e outras impurezas de baixo ponto de fusão e impurezas não metálicas S, P que não excedam o padrão;
(2) A inspeção do material deve ser realizada antes da produção e matérias-primas não qualificadas não devem ser colocadas em produção;
(3) O aço refinado para refusão por eletroescória com alta pureza, menos impurezas, composição química uniforme, grãos finos, carbonetos pequenos, boas propriedades isotrópicas e alta resistência à fadiga deve ser selecionado para fortalecer a superfície da superfície da matriz por shot peening e produtos químicos de superfície infiltração, de modo que a superfície metálica seja pré-prensada para compensar a tensão de tração gerada quando a matriz está em serviço e melhorar a resistência à fadiga da superfície da matriz;
(4) Melhorar a precisão da usinagem e o acabamento da superfície da matriz;
(5) Melhorar a estrutura e as propriedades da camada química e da camada endurecida e usar um microcomputador para controlar a espessura, concentração e espessura da camada endurecida da camada química.
10. Fissuração por corrosão sob tensão
Essa rachadura ocorre frequentemente durante o uso.
O molde metálico racha devido à reação química ou processo de reação eletroquímica, que causa danos e corrosão da estrutura desde a superfície até o interior.
Isso é chamado de fissuração por corrosão sob tensão.
A resistência à corrosão do aço da matriz é diferente devido às diferentes estruturas após o tratamento térmico.
A estrutura mais resistente à corrosão é a austenita (A), e a estrutura mais facilmente corroída é a troostita (T), que por sua vez é ferrita (F) – martensita (M) – perlita (P) – sorbita (S).
Portanto, a estrutura T não é adequada para tratamento térmico de aço moldado.
Embora o aço temperado tenha sido revenido, devido ao revenido insuficiente, a tensão interna na têmpera ainda existe mais ou menos.
Quando o molde estiver em serviço, novas tensões serão geradas sob a ação de forças externas.
Rachaduras por corrosão sob tensão ocorrerão sempre que houver tensão no molde de metal.
Medidas preventivas:
(1) Após a têmpera, o aço da matriz deve ser temperado em tempo hábil, completa e repetidamente para eliminar a tensão interna da têmpera;
(2) Geralmente, não é adequado temperar o aço da matriz a 350-400 ℃ após a têmpera.
Como a estrutura T ocorre frequentemente nesta temperatura, a matriz com estrutura T deve ser reprocessada e a matriz deve ser tratada com prevenção de ferrugem para melhorar a resistência à corrosão;
(3) A matriz de trabalho a quente deve ser pré-aquecida em baixa temperatura antes do serviço, e a matriz de trabalho a frio deve ser temperada em baixa temperatura para eliminar o estresse após uma fase de serviço, o que pode não apenas prevenir e evitar a ocorrência de rachaduras por corrosão sob tensão, mas também melhora muito a vida útil da matriz, mata dois coelhos com uma cajadada só e pode obter benefícios técnicos e econômicos significativos.
