某冷作模具尺寸為120mmx210mmx250mm，工件材料為CrWMn鋼。技術(shù)要求熱處理后硬度為55-58HRC。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，模具熱處理后線切割加工時發(fā)生炸裂破壞失效。經(jīng)分析其缺陷產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)采用中頻感應(yīng)加熱爐進行熱處理，可有效避免此類缺陷的產(chǎn)生。

斷裂模具宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)，斷口與軸線大體垂直，斷面較平整、光滑，微弧形狀，呈脆斷特征；斷口上邊緣處為裂紋源區(qū)，其旁有放射狀花樣，中部是裂紋擴展區(qū)，最后斷裂區(qū)呈快速撕裂形貌特征。通過對CrWMn鋼模具各部位進行硬度檢測可知，模具硬度明顯偏低，設(shè)計要求模具硬度為55-58HRC，實際工件硬度僅為33-42HRC，且硬度分布很不均勻，因而模具強度性能大為下降。

炸裂模具試樣金相觀察發(fā)現(xiàn)，不同部位金相組織差別大，并且分布呈明顯不均勻狀態(tài)，表層組織為回火索氏體+回火托氏體；其余部位組織為回火托氏體組織+碳化物與片間距不同的珠光體類組織，呈珠光體和碳化物分別明顯聚集區(qū)域形貌，碳化物亦有沿晶分布特征。金相組織表明，模具未完全淬透，且成分嚴重不均勻。

由斷口形貌掃描電鏡觀察可知，斷口均以解理、準解理和沿晶裂紋等脆性斷裂特征為主，只有部分晶界發(fā)現(xiàn)少量韌窩形貌，因而該斷口屬典型脆性斷裂。

模具檢驗結(jié)果和模具熱處理工藝及線切割加工密切相關(guān)。該模具尺寸較大，淬火冷卻時工件各部位冷卻速度差異很大。表層冷卻快，從而得到全馬氏體組織；而內(nèi)部冷卻慢，發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變；而工件冷卻連續(xù)降溫，不同部位珠光體轉(zhuǎn)變溫度不同，形成組織不同，因而組織中片間距不同，并有碳化物析出。分析認為，模具金相組織不均勻并且局部碳化物偏聚現(xiàn)象，是由于原始組織嚴重不均勻造成的：同時，成分不均勻也是模具硬度不均勻的重要原因。炸裂模具整體未淬透，且淬透層薄。工件淬火后其最大拉應(yīng)力位于模具內(nèi)部，而且模具熱處理后組織不均勻使工件殘留應(yīng)力增大。模具中存在的非金屬夾雜缺陷引起應(yīng)力集中，當其應(yīng)力超過材料強度限時，模具薄弱處出現(xiàn)裂紋萌生源。裂紋一旦產(chǎn)生，在應(yīng)力下迅速擴展，由于失效模具強度、韌性差和諸多缺陷，裂紋擴展呈脆性方式進行。工件由碳化物沿晶分布，其強度低，促使裂紋沿晶擴展。另外，模具回火不足，淬火殘留應(yīng)力未能消除完全，因而在模具線切割加工時，在外力作用下裂紋再次急速發(fā)展，引起工件炸裂破壞。

為防止CrWMn鋼模具炸裂失效破壞，提出工藝改進措施如下：

（1）嚴格檢驗和控制模具坯件化學成分與原始組織技術(shù)要求，防止非金屬夾雜物、偏析等缺陷超標坯料流入模具加工工序。

（2）采用中頻感應(yīng)加熱爐進行新的熱處理工藝，嚴格其工藝控制和操作，使模具完全淬透，減少工件淬火殘留應(yīng)力，并使模具淬火組織及性能符合技術(shù)要求。

（3）模具應(yīng)充分回火，消除淬火殘留應(yīng)力，防止工件因回火不足出現(xiàn)殘留應(yīng)力過大而造成模具裂紋開裂失效。

（4）原模具回火溫度偏高，工件硬度偏低很多且不均勻，這是工件強度低，造成裂紋斷裂的重要原因之一。因而采用中頻感應(yīng)加熱爐回火時，應(yīng)調(diào)整回火溫度，使模具回火后硬度符合技術(shù)要求，防止工件回火后強度嚴重不足缺陷。

怎么樣，采用中頻感應(yīng)加熱爐進行熱處理的CrWMn鋼模具是不是很不錯啊，不僅僅避免了炸裂缺陷，而且提高了其使用壽命，滿足了工作性能要求。較重要的是就連外表也美觀了很多，因此，一進入市場，就獲得了認可。