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轉發自：《熱加工工藝》2016年9月第45卷第18期失效分折

作者（zhě）：楊磊，夏明六，徐先滿，陳由熹

（銅陵市特種設備監督檢驗中心，安（ān）徽銅陵244000）

摘要：分析了GCr巧衝壓模（mó）具零件（jiàn）在成型（xíng）電阻片過程中的失效原因，並采用軟氮化工藝對其表麵進行了強化 采用金（jīn）相（xiàng）顯微鏡（jìng）（0M）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、顯微（wēi）硬（yìng）度計、氧化試驗等表征了失效特征、氮化層組織結（jié）構及性能等。結果表明，氧（yǎng）化腐蝕（shí）是導致（zhì）模具（jù）零件過早失效的重要原因，軟氮化處理可以有效減輕模具零件表麵的氧化腐蝕，延長模具零件的使用壽命 關鍵（jiàn）詞：衝壓模具零件；失效分析；氧化腐蝕；軟氮化（huà）

DOI：10·1415 · cnki. 1001一3814．2016· 18· 069 中圖分類號：TG386；TG156 文獻（xiàn）標識碼：A 文章編號：1001 ·3814（2016）18·0255·03 Failure Analysis and Improvement Measures Of GCr15 Stamping Die Part

YANG Lei，XIA Mingliu, XU Xianman, CHEN Youjia

(Special Equipment Superusion and Inspection Center Of Tongling, Tongling 24000，China)

Abstract：The failure reason Of GCr15 stampmg die part dunng the deformation Of electnc resistance chip was Investigated, and its surface was also strengthened by the tumridlng. Failure charactenstlcs, microstructure and properties Of the nitride layer were characterized by using the optical microscopy (0M) scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrdmeter (EDS), microhardness tester and oxidation test. The results show that oxidation corrosion is the reason Of the premature failure Of the die. The tumnding can alleviate the oxidation corrosion on the die part surface' and Improve its service life.

Key words：stamprng die part; failure analysis; oxidation CO仃osion，tumnding

在經濟全球化環境下，中國製造業得到迅速發 在用於（yú）成（chéng）型電阻片時，發現模具零件在使用過程中

展（zhǎn），模具零（líng）件產業也日益活躍衝壓（yā）模具零件加工 仍（réng）發生過早失效。本文對衝壓模具零件失效原因進

是屬於精（jīng）加工技術，不僅能夠有效提高零件的加工 行分析，並采用軟氮化（huà）工藝對模具零件進行強化處

精度，也在一定程度（dù）上給製造業帶（dài）來良好的經濟收 理，以提高模具零件的使用壽（shòu）命（mìng）

益。然而，由於衝壓（yā）模（mó）具零件的工（gōng）作條件惡劣，其使用壽命較短，在使用（yòng）過程中經常發生失（shī）效行為，主 1試驗材（cái）料與方法

要表現有磨損、腐蝕、疲勞斷裂等[4]。隨著市場競爭 試（shì）驗材料為GCr15鋼，其主要化學成分（fèn）（質量

日益激烈，如何延長衝壓模具零件的使（shǐ）用壽命（mìng）是擺 分數，％）為：0，95C、1.3Cr、0·40Mn、0，15Si、0·01P、

在國內企業麵前的（de）技（jì）術難題 0·01S，餘量Fe。某衝壓模具零件如圖1所示。加工工

GCr15鋼是一種擁有較強抗塑性變形能（néng）力、良 藝流程為：下料乛鍛造乛（wān）球（qiú）化退火乛粗加工乛淬火

好彈性極限和衝擊韌性的高碳鉻鋼，常用作精密衝 +低溫回火乛（wān）精加工乛特種加工乛研磨拋光。其淬

壓模（mó）具零件等。目前，工業生產中常采用淬（cuì）火（huǒ）和低 火工藝溫（wēn）度為800 ℃，淬火介（jiè）質（zhì）為10號或20號（hào）機

溫回火對GCr15模具零（líng）件進行熱處理，且處理後的 油；回火溫度為200 ℃，保溫（wēn）3h。

· ·

作者（zhě）簡介：楊磊（1988一），男，安徽桐城人，助理工程師（shī），主要從事材料失

效分析及檢測工作；電話：18105629755；

E．mall：18105629755@163 .com 圖1模具（jù）零件

Fig. 1 The die part

對淬火+低溫回火後的衝壓模具零件（jiàn）進行軟氮（dàn）

模具零件具有較高的接觸疲勞強度和耐（nài）磨性，能夠在較長（zhǎng）周期內用於衝壓（yā）加工。然而該衝壓模具（jù）零件

收稿日期：20巧0708

255

Hot Working Technology 2016，v0L45，No，18

化處理的工（gōng）序為：前處理乛（wān）預熱乛液體軟氮化乛冷卻乛清洗。其中預熱溫度為350、380 ℃；軟（ruǎn）氮化介質為TJ-2基鹽，鹽（yán）浴（yù）成分範圍：（1％、2巧％）CN一+ （30％、35％）CNO一；滲（shèn）氮溫度（dù）為560 ℃，保溫2，5h

衝壓模具零件失效主要發（fā）生在（zài）頭部機械截（jié）取、 用丙酮溶液（yè）超聲清洗8min後，采用JSM-6360LV 掃描電鏡及配套的GENESIS2000XMS60能譜儀對斷口進行形貌觀察及成分分析。采用DM-ILM光學顯微鏡對斷口（kǒu）處金相組織及（jí）氮化層進行觀察（chá），並在 FM·700顯微硬度（dù）計進（jìn）行顯微硬度測試，測試（shì）載荷選用2．94N，加載保溫時間巧s，每組試樣在測試區域選取5個點，以平均（jun1）值表征區域硬（yìng）度，並根據GB仃 11354·2005對氮化層厚度及脆性進行（háng）評級。用氧化試驗對軟氮化（huà）處理後模具（jù）零件的抗氧化能力進行評定，具體試驗方（fāng）法為：將稱好的試樣放人裝有電阻片 中，並將器（qì）皿放（fàng）人（rén）電阻爐中加熱（rè）到280 ℃保溫72h， 取出觀察試樣的腐蝕（shí）情況，並稱重做好（hǎo）記錄，最後用掃描電子顯微鏡（jìng）及能（néng）譜儀對腐蝕（shí）表麵進行（háng）觀察與分析

2試驗結果

2· 1失效分析

經常規熱處理（淬火+低溫（wēn）回（huí）火）的GCr巧衝（chōng）壓（yā）模具零件在使用過程中很（hěn）容易失效，失效麵形貌及 EDS分析如圖2所示從（cóng）圖2（a）中（zhōng）可以看出，衝壓模具零件邊緣有輕微（wēi）磨損，邊（biān）角成了圓弧狀，且（qiě）表麵存（cún）在較（jiào）多黑色塊狀的粘著物，如箭頭所指處。采用 SEM仔細觀察發現，失效麵（miàn）上有明顯的切削痕跡（jì）以及腐蝕坑，可見其使用（yòng）效果較差。通過EDS分析可（kě）以看出，粘著物（wù）由O、Fe、Cr、Mn等元素組成，說明

加工料粉末（由Cuo、NiO MnO等組成）的鐵製器皿

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 E/keV E/ kev

圖2失效麵（miàn）形貌及EDS分析（xī）

Fig.2 Failure surface morphologies and EDS analysis

圖3為衝壓模具零件的金相組織圖。從圖中可以看出，該組織（zhī）主要由（yóu）回火馬氏體、碳化物和少量殘（cán）餘奧氏體組成，這與（yǔ）標準的金相組織圖譜中（zhōng）組織一致。同時測得衝壓模具零（líng）件的（de）顯（xiǎn）微硬度值（zhí）達到 674．I HV（表1) ,滿（mǎn）足GCr巧鋼經淬火+低溫回火後 的硬度要求，說明熱處理工藝正常。

綜上所述，衝壓模具零件失效主（zhǔ）要與模具零件表麵發生氧（yǎng）化腐蝕有關，其主（zhǔ）要與模（mó）具零件加工工況有關（guān）。該模具（jù）零件用於成型電（diàn）阻片時，而電阻（zǔ）片加工粉末由Cuo、NiO MnO等氧化物組成，在（zài）加工過