实例 5CrNiMo钢制摆辗成形模失效分析

（1）原因分析 某摆辗成形模凸模（见图1-6），用于设计最大压力为12500kN摆辗机上。在该模具服役过程中，主要失效形式有凸模（工作）表面热疲劳和凸模（工作）表面环状波纹变形。模具在生产300件产品时，明显可见表面热疲劳；模具在生产800件产品时，工作表面出现明显的环状波纹变形。

通过分析发现，生产中为了防止热锻模型腔表面发生高温回火而导致硬度降低，在每加工一件产品后都要进行喷水冷却，这种冷热交替方式，使热锻模型腔表面在交变热应力的作用下产生热疲劳。模具经过一段时间工作后，表面强度降低，最终产生环状波纹变形。

（2）对策 通过调整热处理工艺，改善模具组织，提高材料性能。具体改进工艺如下：

1）淬火前增加正火工序。淬火前增加910℃正火工序（见图1-8），其目的是细化原始组织和碳化物，为下一步降低淬火温度做好组织准备。

2）亚温淬火。原热处理工艺（见图1-7）淬火温度为860℃，淬火组织以针状马氏体为主，材料的断裂韧性不足，对此采用770℃淬火+500℃回火的强化处理工艺（见图1-8），770℃是5CrNiMo钢的临界温度（Ac₃），奥氏体刚形成，晶粒细小，碳含量低，淬火后可得到较多的低碳板条状马氏体，其中有些细小的铁素体，但由于数量少且分布均匀，故对强度影响不大，但却提高了热锻模的韧性。由于晶粒细化，晶界数量增多，使微

图1-6 摆辗成形模凸模简图(www.daowen.com)

裂纹扩展受到较大阻力。

图1-7 原热处理工艺曲线

图1-8 改进热处理工艺曲线

（3）模具寿命 经上述工艺处理后，模具寿命显著提高，平均一副模具已能摆辗5000件。