H13鋼制成的模具失效問題分析
H13（4Cr5MoSiV1）是國際上廣泛使用的熱作模具鋼，它具有較高的熱強度和硬度、高的耐磨性和韌性、較好的耐熱疲勞性能，廣泛應用于制造各種鍛模、熱擠壓模以及鋁、銅及其合金的壓鑄模。熱作模具鋼工作時承受很大的沖擊載荷、強烈的摩擦、劇烈的冷熱循環引起的熱應力以及高溫氧化，常常出現崩裂、塌陷、磨損、龜裂等失效形式。
H13鋼模具的制造要經歷設計、選材、鍛造、退火、機加工和熱處理等到一系列工藝環節，每一工藝環節的工藝設計不當或工藝操作不當都會造成模具過早失效，降低模具使用壽命。熱作模具鋼常常出現崩裂、塌陷、磨損和龜裂等失效形式，熱作模具鋼的失效形式、程度和位置記錄了設計、選材、鍛造、退火、機加工和熱處理等到一系列工藝環節中的重要信息。
觀察和分析H13鋼模具的失效位置處的宏觀形貌特征、顯微組織及失效形式，運用金屬學、材料物理及斷裂力學的理論和方法提示H13鋼模具失效位置處的宏觀形貌特征、材料顯微組織及失效形式與模具設計、選材、加工工藝之間的關系，從而提出科學合理的工藝改進措施。
（1）原材料化學成分和冶金質量分析
提高H13鋼的潔凈度，特別降低硫含量是提高H13鋼模具壽命的有效措施。優質H13鋼的硫含量在0.005～0.008%之間。H13鋼是合金元素含量較高的過共析鋼，在冶煉、鑄造時會出現碳化物偏析，鋼錠經鍛軋后形成粗大的碳化物偏析帶。碳化物偏析帶和鑄造殘留的樹枝晶、縮孔、疏松和夾雜直接影響H13鋼模具的組織及性能，是模具早期失效的重要原因之一。對原材料化學成分和冶金質量的分析可以評定原材料是否合格，從而用來指導制定科學合理的鍛造工藝和熱處理工藝。
試驗方法：對H13鋼材原材料進行取樣，分析其化學成分，評定其化學成分是否符合要求；從鋼材中心部位切取試樣，打磨、拋光，采用4％硝酸酒精溶液浸蝕，在光學顯微鏡上檢查顯微組織，按國家相關技術標準對碳化物偏析帶等級、夾雜物等級做出評定。
（2）模具顯微組織分析
顯微組織分析可確定模具失效位置是否存在碳化物偏析帶，大塊非金屬夾雜、網狀碳化物、共晶碳化物及回火馬氏體；微區成分分析可確定模具失效位置的化學成分分布特點；顯微硬度分析可確定模具失效位置的力學性能。綜合分析模具失效位置處的顯微組織、顯微硬度和微區成分，揭示模具失效位置處的宏觀形貌特征及失效形式的微觀機理，正確評價現行的鍛造、球化退火，淬火和回火工藝，從而提出科學合理的工藝改進措施。
試驗方法：從模具失效位置切取試樣，打磨、拋光，采用4％硝酸酒精溶液浸蝕、在光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡上檢查顯微組織，在顯微硬度儀上測量硬度，在能譜分析儀上確定微區成分。
