H13钢有环夹板热锻模具早期失效试验与仿真研究

作     者：闫涛 唐恬悦 祁海胜 乔金芳 杨智勇 Yan Tao;Tang Tianyue;Qi Haisheng;Qiao Jinfang;Yang Zhiyong

作者机构：宝鸡保德利电气设备有限责任公司陕西宝鸡721013 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 

出 版 物：《锻压技术》 (Forging & Stamping Technology)

年 卷 期：2024年第49卷第6期

页      面：197-207页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52372345) 

主　　题：H13钢 热锻模具 失效分析 裂纹 热处理工艺 

摘      要：为解决H13钢有环夹板热锻模具在使用过程中频繁出现早期裂纹而失效的问题,结合有环夹板模具的失效形式及部位,使用直读光谱仪、洛氏硬度计、光学显微镜和扫描电镜分别对所取试样的材料成分、硬度和金相组织等进行了分析。同时,通过拉伸测试和冲击测试检验了材料的力学性能,并结合有限元仿真分析和讨论了H13钢有环夹板热锻模具的失效原因。最后,针对模具的失效原因进行了热处理工艺优化。结果表明,模具早期失效的主要原因为模具材料组织偏析且有较多共晶碳化物夹杂,同时存在回火不充分的现象,导致了马氏体残留,M-A组织在回火时未能充分转变,导致回火后硬度不足和不均,且模具锻造过程中在失效部位存在较大的应力集中,超出了材料的疲劳强度,造成了模具的变形和早期开裂。优化后的热处理工艺为:1060℃淬火+580℃第1次回火+180℃第2次回火,材料强度显著提高,其中抗拉强度提高约28%,屈服强度提高约58%。