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材料失效分析案例分析..课件.pptH13钢热锻模具早期失效分析材料科学与工程1101xxxxxxxx精选背景检验内容及结果讨论结论精选H13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4500~5000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。背景精选检验内容①原材料化学成分②硬度测定③断口形貌1)宏观检查2)微观检查④显微组织分析精选①原材料化学成分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: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。精选②硬度检测由表可得,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,,远低于常规H13钢在室温时冲击韧度(一般应达到25~35J/cm2)精选③断口宏观形貌模具的断裂失效部位形貌如图所示。模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。精选断口微观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。精选④失效模具微观形貌对失效模具切割、取样,进行金相制样,用4%***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)横截面精选讨论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℃,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。精选