抚顺特钢H13模具钢失效形式分析

　　抚顺特钢FT413(H13)模具钢是国际上广泛使用的热作模具钢，具有良好的韧性和较好的热强性、热疲劳性能和一定的耐磨性。广泛应用于制造各种锻模、热挤压模以及铝、铜及其合金的压铸模。热作模具钢工作时承受很大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环引起的热应力以及高温氧化，常常出现崩裂、塌陷、磨损、龟裂等失效形式。

　　影响抚顺特钢FT413(H13)模具钢失效形式的因素

　　抚顺特钢FT413(H13)模具钢的失效形式——从材料、设计、制造和使用四个方面进行分析。

　　1.材料质量

　　抚顺特钢FT413(H13)模具钢由于采用了先进的生产工艺，钢质纯净，组织均匀，偏析轻微，具有更高的韧性及热疲劳性能。普通H13钢组织中存在较多的非金属夹杂物、碳化物偏析、中心疏松及白点等缺陷，在很大程度上降低模具钢的强度、韧性及热疲劳抗力，这就必须进行改锻，以击碎大块非金属夹杂，消除碳化物偏析，细化碳化物，均匀组织。

　　2.模具设计

　　设计模具时应根据成形零件的材料和几何尺寸确定模块的外形尺寸，以保证模具的强度。此外，过小的圆角半径、壁厚差悬殊的扁宽薄壁截面及孔、槽位置不合适等很容易在模具热处理和使用过程中引起过大的应力集中而出现裂纹。

　　3.制造工艺

　　（1）切削加工

　　切削加工的表面粗糙度对模具热疲劳性能有很大影响，模具型腔表面不能留有刀痕、划伤和毛刺。因为这些缺陷会引起应力集中，诱发热疲劳裂纹萌生。

　　（2）磨削加工

　　磨削过程中，局部摩擦生热容易引起烧伤和裂纹等缺陷，并在磨削表面生成残余拉应力，从而导致模具过早失效。磨削热引起的烧伤可以使FT413(H13)模具表面发生回火直至生成回火马氏体，脆性未回火马氏体层会大大降低模具的热疲劳性能。

　　（3）电火花加工

　　对于高合金化的FT413(H13)钢，电火花加工形成的表面白亮层的显微组织为初生马氏体、残余奥氏体和共晶碳化物，未回火的初生马氏体存在大量显微裂纹。FT413(H13)在工作中承受载荷时，这些显微裂纹很容易发展为宏观裂纹，导致模具易出现早期断裂和早期磨损。FT413(H13)经电火花加工后应重新回火，以消除内应力，但回火温度不要**过电火花加工前的较高回火温度。

　　（4）热处理工艺

　　合理的热处理工艺可以使模具获得所需要的力学性能，提高模具的使用寿命。但是如果因热处理工艺设计不当或操作不当而产生热处理缺陷，将严重危害模具的承载能力，引起早期失效，缩短工作寿命。热处理缺陷有过热、过烧、脱碳、开裂、淬硬层不均匀和硬度不足等。FT413(H13)在服役一定时间后，当积累的内应力达到危险的限度时，应对模具进行去应力回火，否则模具在继续服役时会由于内应力引起开裂。

　　4.模具使用与维护

　　（1）模具的预热

　　抚顺特钢FT413(H13)模具在工作前应充分预热。预热温度过高，模具在使用过程中温度偏高，强度下降，易产生塑性变形，造成模具表面塌陷；预热温度过低，模具开始使用时，瞬间表面温度变化大，热应力大，易萌生裂纹。

　　（2）模具的冷却与润滑

　　为减轻模具的热负荷，避免模具温度过高，通常在模具工作的间歇对其进行强制性冷却，由此造成模具周期性的激热、激冷作用将会产生热疲劳裂纹。因此，模具使用结束后应缓慢冷却，否则将会出现热应力，从而引起模具的开裂失效。FT413(H13)钢模具工作时可采用石墨含量为12％的水基石墨进行润滑，降低成形力，保证金属在型腔中正常流动和锻件顺利脱模；此外，石墨润滑剂还具有散热作用，可以降低FT413(H13)钢模具的工作温度。