上海材料研究所分析培训--工模具钢的金相检验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,工模具钢的金相检验,上海材料研究所检测中心,上海市金属材料质量监督检验站,上海失效分析与平安评估中心,巴发海,1,内容,碳素工具钢,合金工具钢,刃具量具钢,模具钢,2,一、碳素工具钢,成分及牌号,性能及用途,组织及缺陷,3,成分及牌号,1.,碳含量质量分数0.7-1.3%之间,2.T7，T8，T9T13等,4,硬度高，耐磨，可切削加工,红硬性差,制作形状简单，截面小，切削速度不高的工具，手工锯条、锉刀、铰刀、丝锥、板牙、凿子及形状简单的冷加工冲头、拉丝模等。,性能及用途,5,不正常的退火显微组织,脱碳层,全脱碳层：全部为铁素体组织，深度由试样边缘到出现珠光体或其他组织的局部。,局部脱碳层：深度由全脱碳层的终端到心部组织出现为止,脱碳层的总厚度：全脱碳层和局部脱碳层之和。,7,脱碳,热轧、锻造单边总脱碳 0.25+10.5%D,冷拉 D 16mm 1.5%D,D 16mm 1.3%D,高频淬火 1%D,8,脱碳层,全脱碳层：铁素体,局部脱碳层：1铁素体及片状珠光体；2片状及球状光体；,未脱碳层：球状珠光体,9,10,不正常的退火显微组织,网状碳化物：冷却过程中，二次碳化物沿晶界析出而成网状,石墨碳,形成原因：1.退火温度过高；2.保温时间过长；3.冷却缓慢；4.屡次退火,特点：1.灰黑色点状或不规那么形状；2.周围铁素体较多；,缺点：使强度降低，脆性增加，易产生折断；,11,12,13,不正常的淬火组织,欠热处理,原因：淬火温度低，或保温时间缺乏；,组织特点：出现未转变的细珠光体或极细珠光体过去称托氏体，整体为：马氏体+未溶珠光体+渗碳体；,缺点：硬度偏低，影响耐磨性，降低寿命,改善：重新热处理淬火获得正常淬火组织,14,15,不正常的淬火组织,过热和过烧组织,原因：淬火温度过高；,组织特点：马氏体针叶粗大，剩余奥氏体增多，渗碳体颗粒减少；,过热严重时那么为过烧：除马氏体非常粗大外，还会有晶界烧熔现象；,缺点：降低耐磨性、切削性和寿命，蹦刃和断裂；,16,淬火状态：,横截面上由表及里：马氏体马氏体+极细珠光体极细珠光体细珠光体珠光体,马氏体针长：ZBJ36003-1987，一般以3级为合格,极细珠光体：未淬硬区组织一般不允许在刀具外表上存在,回火组织：回火马氏体+颗粒状碳化物,低温人工时效和冷处理的必要性,17,二、合金工具钢,合金工具钢的化学成分,合金工具钢的退火组织及其评定,合金工具钢的淬火组织及其评定,合金工具钢的回火组织,18,合金工具钢,合金工具钢的化学成分(GB/T1299-2000),合金工具钢是在碳素工具钢的根底参加一种或几种合金元素而成的钢。,常参加元素：Cr，Mn，Si，W，V等,常用量刃具钢有：9SiCr，8MnSi，Cr06等,冷作模具钢：Cr12,Cr12MoV,9Mn2V,CrWMn,热作模具钢：5CrMnMo,5CrNiMo,3Cr2W8V,耐冲击钢：4CrW2Si,6CrW2Si,19,合金工具钢,合金工具钢的退火组织及其评定(合金工具钢GB/T 1299-2000),1.珠光体16级、网状碳化物14级和脱碳层的金相评定和碳素工具钢根本相同(细节并不完全相同)。,2.退火态必须检验共晶碳化物不均匀度Cr12/6W6Mo5Cr4V等:GB/T 1299-2000规定按照GB/T 14979-1994第四评级图评定,20,GB/T 14979-1994-第四级别,21,22,合金工具钢,淬火组织及其评定,马氏体多呈丛集状，不如碳素工具钢的马氏体针叶清晰。,淬、回火组织及其评定,1刃具和量具低温回火：回火马氏体，细小颗粒状碳化物,2合金量具须进行冷处理和低温人工时效，以减少剩余奥氏体，稳定尺寸。,23,三、量、刃具钢,铬钢Cr2碳化物颗粒均匀，淬透性好,硅-铬钢9SiCr回火稳定性好,铬-钨钢参加强碳化物形成元素，耐磨性提高,铬-钨-锰钢不变形钢，有碳化物液析和碳化物网状,24,量、刃具钢,按,GB/T 1299-2000,9SiCr,退火后珠光体的级别24级,Cr-W-Mn,网状碳化物3级,脱碳层,热轧、锻造退火,0.25+1%D、0.20+2%D,冷拉,1.5%D、2.0%D,ZBJ36003-1987,各种量刃具钢,M,3.5,25,四、模具钢的金相检验,冷作模具钢,热作模具钢,塑料专用模具钢,26,冷作模具钢,高的硬度，强度，良好的耐磨型和韧性,显微组织特点：1有充分的剩余碳化物，且分布均匀，圆整，细小。2马氏体均匀，细小。3奥氏体晶粒均匀，细小。,分类：1碳素工具钢；2低合金工模具钢；3莱氏体钢；4基体钢P106,金相检验工程P106-107：共晶碳化物不均匀度GB/T 14979；珠光体；二次碳化物；淬火组织及晶粒度,27,Cr12过烧10501000-1050,28,例Cr12MoV检验实例,试样的显微组织为回火马氏体、少量剩余奥氏体以及呈变形网状分布共晶碳化物，见图1，2。共晶碳化物不均匀度按GB/T14979-1994标准中第4级别图评定约为45级。,29,30,试样基体组织为细针状回火马氏体+剩余奥氏体+颗粒状碳化物，参照GB/T 14979-1994标准第四套评级图进行评定，试样碳化物不均匀度评为1级图1，按JB/T 7713-2007标准，试样碳化物级别评为1级，马氏体级别评为2级图2。,31,例,32,热作模具钢,高的热强性，热疲劳性和韧性,于反复急冷急热工况下工作，高达700。含碳量一般低于冷作模具钢。,分类：,1高韧性热作模具钢：5CrMnMo，5CrNiMo等,2高热强性热作模具钢：3Cr2W8V，Y4，Y10等,3强韧兼备热作模具钢：4Cr5MoSiV1H13，4Cr3Mo3等,33,金相检验,标准：GB/T 18254-2002(高碳铬轴承钢)ZJB36003-1987(工具钢热处理检验)，GB/T1299-2000(合金工具钢技术条件)JB/T 8420-2021 热作模具钢显微组织评级,原材料带状，级,退火组织检验：点状及细粒状珠光体和共晶碳化物,碳化物检验共晶碳化物，网状碳化物，球化质量H11等,淬、回火组织检验，一般要求马氏体细小，针长4级，晶粒度细于8级。,34,例H13检验实例,模具为电渣精炼H13锻件，锻后热处理工艺为10305气淬或油淬，53052次回火，硬度HRC52-55。模具外表进行了氮化处理，规定氮化后总渗层深度0.15mm，氮化后外表硬度9001200HV。,氮化深度约为0.66mm，化合物层厚度约为0.09mm，氮化层疏松级别为2级。基体显微组织为细针马氏体+剩余奥氏体。根据热作模具钢显微组织标准JB/T 8420-2021基体马氏体评定为3级,35,36,H13典型流程,锻造球化退火粗加工去应力处理精加工最终热处理钳修打光渗氮装配,可根据实际需要确定不同的回火温度,回火充分性判据,37,塑料专用模具钢,特点：形状复杂，尺寸精度和外表粗糙度要求均较高磨抛后要求到达晶面，材料类型较为特殊,要求：精炼、易切削、预硬和时效硬化,1控制非金属夹杂物，2级以下；,2硬度要求不高，调质40-45HRC之间；,3参加S，P，Se，Pb等元素，增加切削性能,38,高速工具钢的检验,高速工具钢的分类及化学成分,高速工具钢的显微组织,39,高速工具钢的分类及化学成分,高硬度，耐磨性和红硬性，同时具有足够的强度和韧性。,高速钢长期工作于500-600，硬度仍可保证在HRC60以上，而 碳素工具钢工作于250-300 时，硬度变会明显降低，丧失其切削性能。,分类：,1W系：W18Cr4V，1270-1300 淬火,2W-Mo系：W6Mo5Cr4V2，1220-1240 淬火,3高碳高矾系：W6MoCr4V3，1220-1240 淬火,4Co高速钢：W2Mo9Cr4VCo8，HRC68-70，1170-1200 淬火,5Al高速钢：W10Mo4Cr4V3Al，HRC68-70，1230-1260 淬火,Co和Al均为非碳化物形成元素，绝大局部溶入固溶体中，增加硬度和红硬性。,40,高速工具钢的显微组织,退火组织,索氏体和碳化物。,退火态一般要进行脱碳层的测定。GB/T 9943-2021(高速工具钢棒技术条件),共晶碳化物不均匀度带状和网状两个系列18级注意取样和热处理,脱碳层,41,淬火、回火组织,淬火组织：马氏体+碳化物+30%左右的残奥。,马氏体为隐针型，浸蚀后呈白色。淬火晶粒度是检验热处理质量的重要标志。,回火组织：回火马氏体，碳化物及剩余奥氏体。,回火程度的区分，如何区分过热,过烧，如何区分,42,淬火组织图例,43,高速工具钢的过热过烧,过热组织：,1局部碳化物变形，呈棱角状；,2局部碳化物拖尾,3局部线段状,4局部半网状或明显网状,过烧组织：出现铸态黑色组织高温包晶反响不完全产物及共晶莱氏体,过烧与过热的主要区别是：过热组织主要出现次生莱氏体，莱氏体呈细小骨骼状存在于晶界上。,44,bafahai163 ,021-65531122-27(失效分析),45,