stavaxers供应商韧性怎么样

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　　（1.苏州省东莞市质量监督检测中心，苏州，；

　　摘要：对StavaxESR钢洗衣机面板模具开裂失效件，进行理化检测和分析。检测结果表明，由于模具裂纹源已经破坏，难以确定裂纹的首要原因。模具开裂的内在原因，是由于组织中沿晶界残留未溶颗粒状及薄片状碳化物，材料的强度急剧降低，脆性显著增大，更终造成模具的早期开裂失效。模具在热加工过程中工艺不规范，碳化物沿晶界析出形成网状碳化物。更终热处理加热保温过程中，网状碳化物经过固溶和聚集，形成未溶颗粒状及薄片状碳化物。热处理加热过程的热应力以及淬火过程的组织应力，在未溶颗粒状及薄片状碳化物周围产生内裂纹。模具冷却水孔的机加工过程，使沿晶开裂特征的内裂纹显露出来。模具服役承载时产生的工作应力，促使裂纹的进一步萌生和扩展。

　　关键词：网状碳化物；颗粒状碳化物；薄片状碳化物；热应力；组织应力。

　　AnalysisofthecausesofdiecrackingforStavaxESRsteelwashingmachine

　　JinLinkui1,2，OuHailong1,2，HuangChiwei1,2，RuanYuhuang3，ZouWenqi1,2

　　（1.GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenter,Dongguan,China

　　2.Nationalmoldproductqualitysupervisionandinspectioncenter,Dongguan,China

　　3.Mideagrouphouseholdair-conditioningdivision,foshan,China）

　　Abstract:TheStavaxESRsteelwashingmachinepanelmoldcrackingfailurepieces,physicalandchemicaltestingandanalysis.Thetestresultsshowthatitisdifficulttodeterminetheprimarycauseofthecrackbecausethemoldcracksourcehasbeendestroyed.Theinternalcauseofthecrackingofthemoldisthatthestrengthofthematerialdecreasessharplyandthebrittlenessincreasessignificantly,resultingintheearlycrackingfailureofthemoldduetotheresidualinsolublegranularityandflakycarbidealongthegrainboundary.Moldinthehotprocessisnotstandardizedprocess,carbideprecipitationalongthegrainboundarytoformanetworkofcarbide.Thefinalheattreatmentduringheatingandheatingprocess,thenetworkcarbidethroughthesolidsolutionandaggregation,theformationofundissolvedgranularandflakycarbide.HeattreatmentThethermalstressduringtheheatingprocessandthemicrostructuralstressduringthequenchingprocessproduceinternalcracksaroundtheundissolvedgranularandflakycarbides.Moldcoolingwaterholeofthemachiningprocess,sothatthecharacteristicsofthecracksalongthecracksexposed.Moldworkloadbearingtheworkstress,topromotethefurtherinitiationandexpansionofthecrack.

　　Keywords:Keywordscarbide;particulatecarbide;flakycarbide;thermalstress;tissuestress.

　　中图分类号:TG147文献标志码:B文章编号:

　　StavaxESR钢属于耐腐蚀的模具钢，它具有较高的耐腐蚀性和抛光性能，同时有优良的耐磨性和机加工性能。模具制品长期使用后，模腔表面仍然保持光滑状态。由于该钢种有较强的耐腐蚀性，模具可以潮湿的环境下存放和使用，不需要特别的保护。模具冷却水道不受腐蚀的影响，冷却效率在模具使用过程中保持稳定，确保模具稳定的成形效果。模具钢在正常制造条件下，为了能够得到所规定的质量要求，必须严格控制材料中硫、磷元素的含量，并将锰元素含量保持在较低水平，以减少淬火过程的变形和开裂倾向。同时模具材料的热处理过程至关重要，它能保证模具制品的使用性能。

　　1.宏观检查

　　2.结果与讨论

　　2.1化学成分分析

　　从该模具上截取样块进行化学成分检测，采用德国牛津FOUNDRY-MASTERPRO直读光谱仪进行检测，依据进口模具StavaxESR材料成分范围要求判定。检测结果表明，化学成分符合规范要求(见表1)。

　　表1原材料化学成分（％）

　　Table1Chemicalcompositionofrawmaterials（%）

　　StavaxESR

　　0.35～0.42

　　0.60～1.40

　　0.20～0.80

　　13.1～14.1

　　0.10～0.40

　　≤0.03

　　0.384

　　0.945

　　0.466

　　13.32

　　0.250

　　0.0025

　　0.0014

　　2.2表面硬度检测

　　从该模具上截取样块进行硬度检测，采用欧洲ONESSQ150R全自动数显洛氏硬度计进行检测，检测结果表明，实测硬度值符合规范要求(见表2)。

　　表2硬度检测结果(HRC)

　　Table2Hardnesstestresult（HRC）

　　50～52（客户要求）

　　2.3扫描电镜检测

　　模具冷却水孔裂纹开口处经过机加工，难以确定裂纹源的开裂特征。采用蔡司SIGMA300扫描电子显微镜检测，断口的整体形貌都是以沿晶开裂为主，并存在少量的解理断裂特征⑵。沿晶断面镶嵌有大量的颗粒状第二相组织，并沿晶界存在较多的二次裂纹。由于截取的样件放置时间较长，断口局部覆盖电化学腐蚀产物（见图5）。采用电子束浅层溅射，沿晶断面的颗粒状第二相组织及二次裂纹更为明显。为了检查第二相形成的原因，对该类颗粒状第二相组织进行微区能谱分析（见图6）。

　　2.4微区能谱测试

　　采用布鲁克Quantax400能谱仪，对沿晶界面基体组织及颗粒状第二相组织进行微区能谱测试，测试区如图所示，谱图1区域为沿晶界面（见图7），谱图2区域为第二相颗粒（见图9）。能谱仪测试结果表明，谱图1区域的沿晶界面含有C、O、Si、Cr、Fe等合金元素，成分显示与模具材料相符合（见图8）。谱图2区域的第二相颗粒含有C、O、Si、Cr、Fe、Cu等合金元素，能谱测试结果显示高碳高铬的合金元素，表明第二相颗粒是由Cr、Fe碳化物构成。较高氧含量形成的原因，是由于模具断口裸露时间过长，形成了电化学腐蚀产物⑶（见图10）。

　　表3能谱测试结果（％）

　　Table3Spectraltestresults（%）

　　81.14

　　18.09

　　20.61

　　51.73

　　2.5金相组织分析

　　采用蔡司AxioObserver7m金相显微镜，在如图2所示的裂纹尾部样件进行检测，裂纹的扩展路径较为平直，裂纹尾部上侧的裂纹有一点曲折，延伸处基本呈笔直的形貌特征。表层凹凸不平的白亮色区域，属于线切割影响层（见图11）。金相显微镜倍率经放大，明显观察到曲折的沿晶开裂形貌，主裂纹存在多条二次裂纹stavaxers供应商，并沿碳化物颗粒扩展，显示脆性开裂特征⑷。裂纹附近的颗粒状碳化物，已经形成沿晶分布的断续网状（见图12）。

　　裂纹尾部中侧的裂纹同样显示曲折的沿晶开裂，以及沿晶扩展的二次裂纹。图片下部平直的主裂纹，几乎沿颗粒状碳化物开裂延伸，主裂纹两侧的二次裂纹沿网状碳化物形成（见图13）。裂纹尾部下侧的沿晶开裂特征更为明显，裂纹附近的基体组织中，颗粒状碳化物大多呈网状分布，局部区域已经形成封闭的连续网状碳化物（见图14）。

　　沿开裂的冷却水孔横截面截取样件进行金相检测，内孔边缘出现台阶式的开裂特征，裂纹几乎沿水平线开裂（见图15）。图片经放大，垂直于内孔的台阶处显示曲折的沿晶开裂，与冷却水孔内壁连接处呈锲形开口（见图16）。

　　平行于冷却水孔内壁的横向台阶表面平直，垂直于冷却水孔内壁的纵向台阶表面，呈曲折的沿晶开裂特征。横向与纵向台阶交接处的裂纹，显示沿晶开裂特征，并张开呈锲形开口裂纹（见图17）。如图所示，整个开裂的台阶是在一个原有的平面上撕裂成锲形开口，裂纹的尾端两侧各有一条分叉的二次裂纹，显示脆性开裂特征（见图18）。

　　在冷却水孔边缘的次表层，有一条与表面平行的横向裂纹，内层存在脆性开裂的沿晶二次裂纹。内层的二次裂纹都是沿碳化物颗粒延伸扩展（见图19）。冷却水孔内壁表层，存在横向侧生的丁字形裂纹，裂纹纵向深度为0.25mm，横向长度为0.60mm。纵向裂纹与横向裂纹交接处两侧都呈圆弧状，这是裂纹受挤压变形的特征形貌⑸。水孔内壁表面的加工挤压层，恰好应证了机加工对原始裂纹的挤压过程。由此进一步表明，材料的脆性沿晶开裂，不但形成于机加工过程，而且在机加工前即已形成（见图20）。

　　对冷却水孔开裂的附近基体组织进行检测，金相组织为回火马氏体＋较多量碳化物，碳化物大多沿晶界呈网状分布。依据GB/T1299-2014《工模具钢标准中附录A.3.1进行检测和评定，基体组织中网状碳化物级别达4级，属于严重的网状碳化物级别。组织中沿晶分布大量黑色网状条纹，这种黑色条纹属于沿晶开裂的内裂纹⑹。组织中的碳化物不但呈颗粒状，甚至存在脆性更大的长条状碳化物，材料组织的强度显著降低，脆性进一步增大（见图21～22）。

　　2.6金相组织扫描电镜检测

　　为了进一步分析沿晶内裂纹的形成原因，对金相组织进行扫描电镜检测和能谱测试。经扫描电子显微镜观察，金相组织为板条马氏体及位向组织＋大量颗粒状碳化物，大多数颗粒状碳化物沿晶分布。如图所示，沿晶分布的碳化物颗粒两侧，各有一个细长的白色长条，呈角状分布。图示下侧两个颗粒状碳化物之间连接一条薄片状碳化物，碳化物周围存在明显的缝隙，显示沿晶开裂的内裂纹（见图23～24）。

　　如图所示，颗粒状碳化物两侧的薄片状碳化物，已经被拉扯呈直线状。沿晶界处分布一排类似椭圆形的孔洞，孔洞的间隙布满了细小的薄片碳化物，显示沿晶开裂的内裂纹。在热处理加热过程中，沿晶分布的网状碳化物发生聚集和固溶，残留的未溶颗粒状及薄片状碳化物。在热应力及组织淬火应力的影响下，形成沿晶开裂的内裂纹（见图25～26）。

　　2.7金相组织微区能谱测试

　　对未溶颗粒状碳化物及基体组织进行能谱测试。谱图1区域为未溶颗粒状碳化物（见图27），谱图2区域为基体组织（见图29）。能谱测试结果显示，颗粒状碳化物由高C高Cr元素构成，形成Cr、Fe碳化物。基体组织的Cr元素明显低于材料的平均含量，这是由于颗粒状碳化物大量析出，使基体Cr元素含量显著降低。基体组织的较高C含量，是由于含C的浸蚀剂对表面影响造成的（见表4）。

　　表4能谱测试结果（％）

　　Table4Spectraltestresults（%）

　　38.26

　　35.99

　　25.74

　　38.51

　　50.52

　　模具裂纹源已被破坏，难以确定模具开裂的首要原因。模具开裂的内在原因，是因为材料组织中存在大量沿晶界开裂的内裂纹，材料的强度大幅度降低，脆性增大，造成模具早期开裂失效⑺。

　　沿晶开裂内裂纹的产生，是因为模具材料热加工工艺不当，组织中残留未溶颗粒状及薄片状碳化物。热处理过程中，在热应力及组织应力的影响下，形成大量的沿晶开裂内裂纹。模具在服役承载过程中，工作应力促使裂纹进一步萌生和扩展。

　　4.改进建议

　　模具在热加工过程中，必须严格按照工艺执行，控制模具的锻后冷却速度，避免组织中沿晶析出网状碳化物，造成沿晶开裂的内裂纹⑻。

　　更终热处理加热过程中应缓慢加热，同时淬火后应及时回火，防止热应力及组织应力造成模具开裂，或模具的延迟开裂⑼。

　　参考文献：

　　⑴吴振海．常用模具钢热处理性能[M]．北京：中国水利水电出版社，2006：122～126.

　　⑵钟群鹏，赵子华．断口学[M]．北京：高等教育出版社，2005：78～93.

　　⑶崔约贤、王长利．金属断口分析[M]．黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1998：77～92.

　　⑷田继红，万志远，郭丰伟.基于大型筒体锻件开坯锻造研究[J].锻压技术，2015，40（2）：15-21.

　　⑸吴振海．常用模具钢热处理性能[M]．北京：中国水利水电出版社，2006：122～126.

　　⑹钟群鹏，赵子华．断口学[M]．北京：高等教育出版社，2005：228～235.

　　⑺周敏.5CrNiMo钢热环轧芯辊断裂失效分析[J].锻压技术，2015，40（5）：145-148.

　　⑻马鹏飞、李美兰、戈晓岚．热处理技术[M]．北京：化学工业出版社，2008：108～114.

　　⑼史美堂．常用模具钢热处理性能[M]．上海：上海科学技术出版社，1981:128～142.苏州东锜公司成立至今先后与东北特钢集团、天工、上海宝钢集团、大冶特钢、南钢以及杭钢签署了供货代理协议，为广大用户提供了更优质的产品质量保障。

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