H13 강철 다이캐스팅 금형의 고장 분석

광학현미경, 주사전자현미경, 경도계, 충격시험기 등을 이용하여 알루미늄 합금 성형용 H13강 다이캐스팅 다이의 조기 파손 원인을 분석하였다. 결과는 금형의 파손 모드가 전체 취성 파괴임을 보여줍니다. 주된 이유는 금형강에 밴드 편석, 비금속 개재물 및 액상 탄화물과 같은 더 심각한 구조적 결함이 있기 때문입니다. 동시에 열처리 공정은 비합리적입니다. 비금속 균열은 열 응력 및 기계적 힘의 작용으로 개재물 및 액화 탄화물 주위에 형성됩니다. 밴드 편석 및 불합리한 열처리 공정은 금형의 충격 인성을 감소시키고 균열을 빠르게 전파하여 궁극적으로 금형의 조기 파손으로 이어집니다.

H13 강은 현재 가장 널리 사용되는 열간 가공 금형 강입니다. 고온 강도 및 경도로 인해 중간 온도 조건에서 인성, 열 피로 성능 및 특정 내마모성을 가지며 용탕의 부식에 저항할 수 있습니다. , 다이캐스팅 금형을 만드는 데 자주 사용됩니다.

다이캐스팅 금형은 사용 중 고온 용탕의 충격 및 압축 응력을 견뎌야 하며, 이형 시 다이캐스팅 금속의 압축으로 인해 발생하는 인장 응력도 견뎌야 합니다. 응력 상황은 더 복잡하고 사용 과정은 종종 열 균열 및 취성 파괴, 부식 또는 침식으로 인한 전체 파손으로 인해 발생합니다.

다이캐스팅 다이 고장의 원인은 여러 가지가 있습니다. 고장의 원인을 정확하게 파악하기 어렵습니다. 또한 국내 제조사에서 생산하는 H13 강재의 품질이 균일하지 않고 열처리 공정이 합리적이지 않습니다. 이것은 다이캐스팅 다이의 고장 분석에 많은 영향을 미칩니다. 어려운.

야금공장은 H13강으로 만든 알루미늄 합금 다이캐스팅 금형을 사용했고 100개 이상의 제품만 시제품으로 만들었다. 사용 시간이 하루도 채 되지 않아 곰팡이가 완전히 깨져 공장에 경제적 손실이 발생했습니다. H13 강 다이캐스팅 다이의 고장 원인을 찾기 위해 저자는 다음을 수행했습니다.
실패 분석.

조직적 결함

다이 블랭크 강의 어닐링된 구조에는 명백한 밴드 분리 결함이 있습니다. 밴드 분리는 일종의 화학 성분 분리입니다. 강괴를 단조 압연하면 응고 과정에서 형성된 수지상 편석이 압연 연신되어 편석대를 형성한다. 어닐링 동안 탄화물은 분리 구역을 따라 침전되어 밀도가 다른 밴드를 형성합니다. 분리. 밴드 편석은 H13 강의 편석 정도를 측정하는 가장 간단하고 중요한 지표입니다. 강철 잉곳 구조의 합금 원소와 덴드라이트의 편석과 열간 가공 공정이 적절한지 여부를 반영할 수 있습니다. 강철의 횡방향 충격 인성에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 NADCA#2007-2003 표준은 H13 강의 소둔 조직 및 밴드 편석의 허용 수준을 명확하게 규정하고 있습니다. 밴드 편석은 담금질 후 구조 및 특성에 큰 영향을 미칩니다. 담금질 후 탄소 부족 영역에서 저탄소 마르텐사이트 구조가 형성되고 탄소 풍부 영역에서 고탄소 크립톤 마르텐사이트 구조가 형성되어 최종적으로 상속됩니다. 강화된 상태입니다. 파손된 다이강의 밴드 편석이 심각하고 구조가 매우 고르지 않아 다이의 횡방향 인성에 심각한 영향을 미칩니다.

분리 구역의 비금속 개재물 및 액화 탄화물. 잉곳의 재가열 및 확산이 원소 편석을 감소시킬 수 있다는 연구 결과가 있으나, H13강의 경우 편석을 완전히 제거하기 어렵고, 일단 편석 영역에 나타나면 다수의 비금속 개재물 및 액화 탄화물 강철의 횡방향 충격 인성을 더욱 감소시킵니다. 이것은 또한 NADCA#2007-2003에서 대역 분리 수준이 자격이 있는지 여부를 구별하는 중요한 기초입니다. 시험 결과에 따르면 다이강의 순도는 낮고 편석 영역에는 많은 수의 비금속 개재물이 포함되어 있습니다. 그 중 DS Al 2 O 3 대입자 개재물은 2.0 수준에 도달하여 매트릭스의 연속성을 심각하게 손상시킵니다. , 외력의 작용으로 균열이 쉽게 형성됩니다. 강재의 강도는 개재물의 수가 증가함에 따라 감소하며, 개재물의 크기가 클수록 인성에 미치는 영향이 커집니다. 액화 탄화물은 H13 강 잉곳의 조대 연속 블록으로 단조 후 부서져 단조 방향을 따라 사슬로 분포됩니다. 기존의 열처리 공정은 기본적으로 액화 탄화물의 분포 및 형태에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 액화 탄화물의 사슬형 분포는 강화 구조의 벨트형 영역에서 여전히 볼 수 있습니다. 개재물과 유사하게, 액화 탄화물은 자체 파괴 또는 매트릭스 계면으로부터의 분리로 인해 강철의 취성을 증가시킬 수 있습니다. 또한 국부적으로 뾰족한 사슬 모양의 탄화물은 응력 집중 및 미세 균열을 쉽게 일으킬 수 있습니다. 비금속 개재물과 액화 탄화물의 집중 분포는 한편으로는 강철의 횡방향 인성에 심각한 영향을 미치고 다른 한편으로는 사용 중 균열원을 형성하기 쉽습니다.

금형 경도가 너무 높음

경도시험 결과 불량금형의 경도가 NADCA#2007-2003의 권장경도범위보다 높고 분포가 불균일함을 알 수 있다. H13 강의 담금질 및 템퍼링 곡선에 따르면 과도하게 높은 담금질 온도 또는 낮은 템퍼링 온도는 H13 강의 경도를 높이고 불충분한 템퍼링은 금형의 경도 분포를 불균일하게 할 수 있음을 알 수 있습니다. 금형은 열처리 공정 중 부적절한 작동이나 노 온도 제어로 인해 담금질 및 템퍼링 후 높은 경도를 가질 수 있으며, 이는 금형의 충격 인성에 더 영향을 미치고 최종적으로 미세 조직을 불안정한 상태로 만들고 과도한 내부 잔류 응력을 만듭니다. 크고 외력이 가해지면 균열이 일어나기 쉽고 금형의 조기 파손을 일으킵니다.

실패 프로세스

사용 중 다이캐스팅 금형은 고온 용탕의 충격 및 압축 응력과 이형 중 다이캐스팅 금속의 압축으로 인해 발생하는 인장 응력을 견뎌야 하며 사용 환경이 상대적으로 가혹합니다. 시험결과로부터 표면의 균열원 부근에 다수의 Inclusion과 액화탄화물이 집중되어 있음을 알 수 있다. 기지의 개재물 및 액화 탄화물의 탄성, 가소성 및 열팽창 계수에 차이가 있습니다. 열응력과 기계적 힘이 반복적으로 가해지면 개재물과 액화탄화물 주변에 응력집중이 쉽게 형성되어 결국 미세균열이 발생한다. 금형강의 낮은 인성으로 인해 미세균열이 형성될 때 금형은 균열 전파를 방지하기에 충분한 인성을 갖지 못합니다. 응력이 파괴 강도를 초과하면 균열이 다이를 관통하여 다이에 균열이 발생하고 스크랩이 되기 쉽습니다. 이로부터 금형강의 비금속 개재물 및 침적 탄화물은 금형 표면에 조기 미세균열을 유발하고 금형강의 극히 낮은 인성으로 인해 균열이 빠르게 전파되는 것으로 판단할 수 있다. 다이 균열의 중요한 원인.

개선 조치

위의 분석에 따르면 H13 강 및 열처리 공정에 대해,
다음과 같은 개선 사항이 적용되었습니다.

• H13 강철은 강철의 순도를 높이고 비금속 개재물의 함량을 줄이기 위해 전기 슬래그 재용해 공정을 채택합니다. 재용융 속도를 제어하거나 다른 제련 공정을 사용하여 액체 탄화물의 크기와 양을 제어합니다.
• 고온확산어닐링과 큰 단조비의 반복적인 다방향 단조를 통해 밴드편석을 개선하고 액상탄화물을 감소시킨다.
• 금형의 열처리 공정 매개변수는 금형의 전체 경도가 지정된 범위 내에 있도록 엄격하게 제어되어야 합니다.

매듭 토론

• 금형의 파손은 취성 파손입니다. 그 이유는 금형강의 미세구조에 상대적으로 심각한 밴드편석이 있고 편석대에 비금속 개재물과 액체 탄화물이 더 많고 합리적인 열처리 공정이 없기 때문입니다. 더 높은. 이러한 요인의 결합된 효과로 인해 금형의 충격 인성이 매우 낮습니다.
• 금형강의 비금속 개재물과 액체 탄화물 부근은 초기 미세 균열을 형성하기 쉽고 금형강의 인성이 매우 낮기 때문에 균열이 빠르게 전파되어 결국 전체 금형이 파손됩니다.
• 미래 생산에서 공장은 고품질 H13 다이 강을 선택하고 열처리 공정 매개 변수를 엄격하게 통제했습니다. 다이의 수명이 크게 향상되었습니다. 10개를 다이캐스팅한 후 큰 관통 균열이 보이지 않았습니다.

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