在模具钢锻造工艺中,由于材料特性、工艺参数控制不当或操作失误等原因,极易产生各类缺陷,这些缺陷会直接影响模具钢的内部组织和力学性能,最终降低模具的使用寿命甚至导致模具失效。以下是模具钢锻造工艺中最常见的缺陷类型与特征分析:

一、内部缺陷
疏松与缩孔残余
特征:钢料内部出现微小的孔洞、孔隙聚集,或锻造后仍残留铸态的缩孔。
影响:降低模具钢的致密度,受力时易引发应力集中,导致模具开裂。
偏析带与组织不均匀
特征:钢材内部化学成分和组织呈现区域性差异,尤其在高合金模具钢(H13)中更明显。
影响:模具钢各部位硬度、韧性不一致,热处理时易出现变形、开裂,模具使用中局部易磨损或崩裂。
裂纹类缺陷
锻造裂纹:分热裂和冷裂,是模具钢锻造最危险的缺陷。
热裂:锻造温度过高或变形速度过快,晶界出现液相或晶界强度降低,产生沿晶裂纹;
冷裂:锻造后冷却速度过快,内部产生过大的残余应力,或钢材中存在氢致裂纹,裂纹多为穿晶型,呈细长状。
应力裂纹:锻造后未及时进行去应力退火,残余应力在后续加工中释放,引发微观或宏观裂纹。
夹杂物超标
特征:内部存在非金属夹杂物,或锻造时混入外来杂质。
影响:夹杂物成为应力集中源,降低模具钢的韧性和疲劳强度,模具受冲击载荷时易从夹杂物处开裂。
二、表面缺陷
氧化皮与脱碳
氧化皮:钢料在高温加热时与氧气反应生成的氧化层,若锻造时未去除,会被压入钢材表面,形成粗糙的麻点或硬点。
脱碳:钢材表面的碳元素在高温下与氧气、水蒸气反应生成 CO/CO?,导致表面碳含量降低。
影响:氧化皮影响模具表面加工精度,脱碳层会降低模具表面硬度、耐磨性,热处理时表面易出现软点。
表面划伤与压痕
特征:钢材表面出现线性划伤、凹坑或压痕,深度不一。
影响:浅划伤可通过后续机加工去除,深划伤易成为裂纹源,降低模具的疲劳寿命。
特征:钢材表面出现局部金属重叠、折叠的现象,折叠处呈线性,常伴随氧化皮嵌入。
影响:折叠破坏了金属的连续性,受力时易沿折叠处开裂,是模具失效的重要诱因。
三、形状与尺寸缺陷
特征:锻件的外形、尺寸偏离设计要求,出现弯曲、扭曲、厚薄不均等情况。
影响:增加后续机加工的难度和成本,严重时锻件直接报废。
特征:锻件的某些部位未被金属填满,出现缺肉、棱角不清晰等情况。
影响:锻件需补焊或报废,补焊后易产生焊接缺陷,影响模具性能。
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