(2.99)--材料金属构件失效分析.ppt

H13钢热锻模具早期失效分析背景1检测内容及结果2结论3H13钢是一种含硅、铬、钼和钒的中合金热作模具钢，其化学成分与我国的4Cr5MoSiV1钢相当。H13钢具有较好的耐磨性、高的冲击韧性和抗冷热疲劳性能,热处理变形较小，是一种综合性能优良的模具钢，广泛应用于汽车零部件的热锻模具。某锻造企业采用H13钢作为汽车曲轴热锻的模具材料。该模具的设计寿命为45005000件,但部分模具仅生产100多件即发生断裂失效，造成很大的经济损失。背景检测内容及结果硬度测试硬度测试由表可得，模具钢各部位的硬度基本均匀一致。取部分失效模具试样进行冲击试验,不同试样的平均冲击韧度仅为4.76 J/cm2，远低于常规H13钢在室温时冲击韧度(-般应达到2535J/cm2)检测内容及结果单击添加标题+原材料化学成分分析原材料化学成分分析与标准规定的化学成分相比,模具的化学成分中V含量低于标准含量的下限成分,而Si含量处于标准含量的上限。从模具的裂纹源附近提取样品,用碳硫分析仪及等离子体光谱仪进行模具材料的化学成分分析,结果如下:检测内容及结果单击添加标题在此处添加详细描述文本，尽量与标题文本语言风格相符合，语言描述尽量简洁生动。尽可能概括出段落内容，尽量将每页幻灯片文字内容控制在200字以内，将每页幻灯片动态演示时间长度尽量控制在5分钟以内。在此处添加详细描述文本，尽量与标题文本语言风格相符合，语言描述尽量简洁生动。模具的断裂失效部位形貌如图所示。具型腔未发现热磨损痕迹，没有明显塑性变形发生,未发现龟裂，也未发现断裂源加工刀痕的痕迹,失效模具呈现两条相交的宏观裂纹，呈T”字型，其中一条横向贯穿模具。根据裂纹的位置和方向，可以判断横穿整个模具的较长的一条裂纹最先形成,阻止了较短一条裂纹向前扩展,故较长的为主裂纹,较短的为次裂纹+断口宏观分析断口宏观分析检测内容及结果失效模具微观失效模具微观形貌形貌+对失效模具切割、取样，进行金相制样,用4%硝酸酒精腐蚀后观察其显微组织如图，从图中可看出失效模具钢中存在块状的不均匀组织a）纵截面b)横截面检测内容及结果断断口口微观微观形貌形貌从图中解理台阶及解理扇形花样可以判断该失效模具钢的断裂机制为解理断裂。结论1.从合金元素的分析结果来看，H13模具钢中Si含量偏高而V含量偏低。由于汽车曲轴的锻造过程中,模具温度可能远超过500 C,过高的Si含量将促进回火过程中晶间碳化物粗化,恶化钢的抗热疲劳性能。因此，这是造成H13模具早期失效的重要原因之一。2.由失效模具微观形貌可知,该模具钢的锻后退火态存在大块不均匀组织，可以推断,这是由于模具钢的锻造及预备热处理(球化退火)不良所致,这也是造成该模具失效的最重要原因。3.该失效模具宏观上以劈裂的形式断开，断口呈现明显的人字条纹及放射线花样，表明裂纹的扩展是不稳定的、快速的;微观上可见解理台阶和解理扇形花样,具有解理断裂的典型特征。由此判断其失效形式为脆性断裂，失效机制为解理断裂。谢谢观看