热疲劳龟裂
型腔表面出现网状细裂纹，多在浇口附近、凸起型芯和受热集中的部位，裂纹内常填充氧化物。压铸件表面会复制出对应的凸起网纹，是判断龟裂发展程度的直观线索。
模具的工作条件与主要失效形式
热作模具（压铸模、热锻模、热挤压模）的型腔表面反复接触高温金属又被冷却，表层在受热时膨胀受约束、冷却时收缩受拉，承受热循环、机械载荷和熔体冲刷的共同作用；冷作模具（冲裁模、冷镦模、冷挤压模、拉深模）在室温下承受很高的接触应力和冲击，刃口和型腔尖角处应力集中；塑料模具载荷相对较低，但对表面质量、耐蚀和耐磨要求高。工作条件不同，主导的失效形式也不同。
整体开裂
裂纹贯穿模块或将模块断成两半，常从型腔尖角、冷却水孔、螺钉孔、深的热疲劳裂纹或刻字处起始。热作模具的整体开裂多与韧性不足、预热不足导致的热冲击或冷却水孔附近壁厚过薄有关。
冲蚀与粘模
压铸模浇口正对的型腔表面被高速金属液冲刷，形成冲蚀凹坑；铝液与模具钢反应生成铁铝金属间化合物，使铸件粘附在型腔上，常发生在局部温度过高、涂料膜被冲掉的部位。
崩刃
冲裁模和切边模刃口出现细碎崩缺，与硬度过高或回火不足、粗大和带状碳化物、电火花加工白层未去除、冲裁间隙过小或不均、模架导向磨损有关。
冷作模具开裂
凸模在根部或截面突变处断裂，凹模从尖角处开裂；冷镦和冷挤压模的模芯在内压下产生纵向裂纹，常与预应力套圈过盈不足有关；误送料、双料叠冲等过载会造成突然断裂。
磨损
工件中的硬质颗粒、氧化皮或玻璃纤维造成磨粒磨损，刃口变钝、毛刺增大；不锈钢、铝板和高强度板成形时材料粘附在模具表面形成拉毛，属于粘着磨损。
塑性变形与塌陷
热锻模型腔表层在长期受热下回火软化，凸台和桥部被压塌；冷作模具硬度不足时凸模端部镦粗、刃口卷边。
腐蚀
塑料模具在加工某些含卤素或阻燃剂的塑料时受分解气体腐蚀，型腔失去光泽；冷却水道结垢和腐蚀会降低冷却效果，并在水孔表面形成蚀坑，成为开裂起源。
损伤现象与原因对照
| 观察到的损伤 | 可能原因 | 建议核查 |
|---|---|---|
| 型腔表面早期出现密集网状龟裂 | 预热不足、喷涂冷却过猛、型腔表面温差大、表面脱碳或白层未去除、硬度选择不当 | 查预热和喷涂工艺，截面金相检查表层组织、脱碳和白层，测硬度梯度 |
| 龟裂集中在浇口对面和凸起型芯 | 局部过热与熔体冲击集中 | 评估浇注系统与冷却布置，测量模温分布 |
| 大裂纹从冷却水孔起始 | 水孔离型腔过近、水孔表面腐蚀坑或加工刀痕、冷却水温差大 | 测量水孔到型腔的壁厚，检查水孔内表面和水质 |
| 首批生产即开裂 | 未预热即投产造成热冲击、潜在淬火裂纹、韧性严重不足 | 查投产记录，断口看起源是否有氧化或回火色，做冲击韧性与组织检验 |
| 铸件粘模、型腔局部有铝附着 | 局部模温过高、涂料不足、浇口正对型腔、脱模斜度不足 | 能谱分析附着层与反应层，检查冷却与涂料喷涂 |
| 刃口细碎崩缺 | 硬度过高或回火不足、碳化物粗大或带状分布、线切割白层、间隙过小 | 金相看碳化物分布与白层，测硬度，测量冲裁间隙与模架导向 |
| 凸模根部断裂 | 根部圆角过小、凸模过长细、侧向力、卸料不平稳、误送料 | 断口起源分析，检查导向和卸料装置，查误送料记录 |
| 冷镦模芯纵向开裂 | 预应力套圈过盈不足或套圈材料强度不够，模芯内压超出承受能力 | 测量套圈与模芯配合，检查套圈硬度 |
| 刃口均匀磨钝、毛刺逐渐增大 | 磨粒磨损，工件硬度或氧化皮变化，模具钢耐磨性不足 | 核对工件材料与批次，检查模具钢与表面处理 |
| 成形面拉毛、工件表面划伤 | 粘着磨损，润滑不足、表面粗糙度大、模具与工件材料亲和 | 检查润滑剂与表面粗糙度，评估涂层或渗氮 |
| 热锻模凸台塌陷、型腔尺寸变化 | 表层回火软化、热硬性不足、模温过高 | 测量表层到心部的硬度梯度，检查冷却与节拍 |
| 渗氮层或涂层成片剥落 | 化合物层过厚过脆、基体硬度偏低支撑不足、前处理不良 | 截面检查化合物层与扩散层，测基体硬度 |
同一副模具上不同部位的损伤可能有不同原因，送检时请标出每处损伤的位置以及与浇口、冷却水孔、刃口方向的关系。
模具上几类裂纹的区分
模具裂纹可能在热处理、机加工和使用的任一阶段产生，责任归属也就不同。区分依据主要是裂纹的形态、裂纹面的氧化和回火色、裂纹两侧组织以及起源部位。对已经使用过的模具，制造阶段的裂纹在使用中可能继续扩展，因此还要看裂纹面上不同区域的氧化程度和扩展特征。
| 裂纹类型 | 典型形态与部位 | 鉴别要点 |
|---|---|---|
| 热疲劳裂纹 | 型腔表面网状或平行细裂纹，深度较浅，向内逐渐尖细 | 裂纹内充填氧化物，只出现在受热表面，随使用次数增多而加密加深 |
| 淬火裂纹 | 多从尖角、孔边和截面突变处起始，较平直，常沿晶扩展 | 裂纹面在回火时被氧化，可能带回火色；裂纹两侧无脱碳或局部过热组织，未使用即可能存在 |
| 磨削裂纹 | 磨削面上细密的网状或与磨削方向垂直的平行裂纹 | 伴随磨削烧伤，酸蚀可见回火软化区或二次淬火区，深度很浅 |
| 电火花加工裂纹 | 白层内的细小网状裂纹，可向基体延伸 | 截面可见重熔白层和下方回火层，裂纹起始于白层 |
| 机械疲劳裂纹 | 从应力集中处单一或少数起源发展，断口有贝纹线 | 起源处常见尖角、刀痕、夹杂物或碳化物团，扩展区随载荷循环逐步推进 |
| 过载与脆性开裂 | 一次性贯穿开裂，断口粗糙，常见放射状条纹指向起源 | 无疲劳扩展区，起源可能在缺陷处；需要核查过载事件和材料韧性 |
| 焊补裂纹 | 位于补焊区或热影响区 | 焊补时预热和焊后回火不足，组织中有未回火马氏体或硬化区 |
材料、热处理与表面处理问题
模具钢的韧性和耐磨性往往此消彼长。高碳高铬冷作模具钢耐磨性好，但大块碳化物沿轧制方向呈带状分布，刃口方向与碳化物带的关系不当时容易崩刃；热作模具钢需要在热强性和韧性之间取舍，硬度选得过高容易整体开裂，过低则热疲劳裂纹和塌陷来得早。钢材的纯净度、偏析和锻造比影响横向韧性，同一牌号不同冶炼和锻造工艺的模块，冲击韧性可能差别明显。
热处理是模具质量的核心。奥氏体化温度过高使晶粒粗大，过低则淬火硬度和热强性不足；大截面热作模块淬火冷却过慢时，晶界析出碳化物并形成上贝氏体，韧性显著下降；回火次数不足会留下较多残余奥氏体和未充分回火的马氏体，使用中发生尺寸变化和脆化；加热保护不当造成表面脱碳，脱碳层成为热疲劳裂纹和磨损的起点。
表面处理用得好能延长寿命，用得不当则成为失效源。渗氮可提高表面硬度和抗热疲劳能力，但化合物层过厚会变脆剥落；硬质涂层需要足够硬的基体支撑，否则基体先变形，涂层像蛋壳一样压碎剥落；电火花和线切割加工后表面留下重熔白层和拉应力，必须通过研磨抛光去除并补充回火。焊补修复如果预热和焊后回火不足，补焊区和热影响区会出现硬脆组织和裂纹。
- 核对钢种：化学成分、纯净度和碳化物分布是否与要求一致。
- 核对硬度：表面与心部硬度、硬度均匀性，是否与工况匹配。
- 核对组织：回火马氏体形态、残余奥氏体、晶粒度、晶界碳化物和贝氏体。
- 核对表面：脱碳层、电火花白层、渗氮化合物层与扩散层、涂层厚度与结合。
设计中的应力集中与使用条件
模具开裂的起源大多落在几何应力集中处：型腔内尖角和过小的过渡圆角、型腔与冷却水孔或螺钉孔之间过薄的壁厚、截面突变、深而窄的筋槽、刻字和标记。把大型腔做成镶块拼合、在尖角处加大圆角或开工艺缝，可以把应力集中分散开。冷镦和冷挤压模依靠预应力套圈把模芯置于压应力状态，过盈设计与套圈强度决定了模芯能承受多大的内压。
使用条件同样决定模具寿命。热作模具投产前必须充分预热，否则首次接触金属液或热坯料时表层受到剧烈热冲击；生产中喷涂和冷却过猛会加大每个循环的温差，使热疲劳加速；长期生产后定期去应力回火，可以释放累积的残余应力。冷作模具则要关注压力机精度和模架导向、冲裁间隙、工件材料硬度和厚度的波动、润滑，以及误送料、双料叠冲等过载事件的检测与防护。刃磨时进给量过大或冷却不足，会在刃口产生磨削烧伤和裂纹。
现场与实验室检查要点
- 记录损伤位置拍摄模具整体和损伤部位，标出裂纹、龟裂、崩刃、磨损与浇口、冷却水孔、刃口方向的关系；渗透检测找出肉眼看不清的裂纹。
- 收集产品证据保留失效前后的产品件，例如带网纹的压铸件、毛刺变化的冲裁件，它们能反映损伤发展过程。
- 核对生产记录整理模具累计使用次数、模温和预热记录、喷涂与冷却参数、节拍、工件材料批次、压力机吨位和过载报警。
- 断口分析确定裂纹起源与扩展方式，观察起源处是否有尖角、刀痕、白层、夹杂物或碳化物团，判断是疲劳还是一次性开裂。
- 金相与硬度在裂纹附近和远离裂纹处分别取样，检查组织、碳化物分布、晶粒度、脱碳、白层和渗层，测量表面到心部的硬度梯度。
- 材料与韧性做化学成分分析，模块尺寸允许时取样做冲击韧性试验，评估纯净度与偏析。
- 表面分析扫描电镜和能谱分析粘模附着物、反应层和磨损形貌，检查涂层或渗氮层的厚度与结合情况。
送样、资料与改进方向
- 送样：失效模块或镶件、断裂碎块和典型产品件；模具较大需要切割时，应先与分析人员确定切割位置，避开裂纹起源；条件允许时提供同批次未失效的模具或剩余坯料。
- 资料：模具图纸、钢种与材质证明、锻造与热处理工艺及硬度记录、表面处理工艺、电火花与磨削加工情况、焊补与刃磨历史、生产参数与累计使用次数、工件材料、设备吨位和过载记录。
- 设计：加大型腔圆角，保证型腔到冷却水孔和螺钉孔的壁厚，复杂型腔采用镶块拼合，冷镦模优化预应力套圈的过盈与强度。
- 选材：按主导失效形式选钢，开裂为主时优先韧性，磨损和塌陷为主时提高耐磨性与热强性，崩刃明显时考虑碳化物更细小均匀的钢种。
- 热处理：控制奥氏体化温度和淬火冷却速度，保证多次充分回火，采用保护气氛或真空加热防止脱碳，焊补后按工艺回火。
- 表面处理：电火花加工后去除白层并补充回火，渗氮控制化合物层厚度，涂层在充分硬化的基体上施加。
- 使用与维护：投产前充分预热，控制喷涂冷却，定期去应力回火；冷作模具保持模架导向精度和合理间隙，配备误送料检测，刃磨时控制进给并充分冷却。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
模具用了不久就开裂，是钢材问题还是热处理问题？
两者都有可能，使用条件也可能是原因。断口起源位置能给出方向：起源在尖角、水孔附近说明设计应力集中，起源在夹杂物或碳化物团说明材料问题，组织中有粗晶或晶界碳化物说明热处理问题。还要核对预热和过载记录。
压铸模龟裂得很快，有什么办法延长寿命？
先检查预热是否充分、喷涂冷却是否过猛、冷却水孔是否离型腔太近，这些决定了每个循环的温差。材料方面可评估硬度是否合适、表面有无脱碳和白层。定期去应力回火和及早抛除浅表龟裂，也能延缓裂纹加深。
冲裁模刃口老是崩，换了更硬的材料反而更严重，为什么？
崩刃通常是韧性不足而不是硬度不足，提高硬度会使韧性进一步下降。应检查碳化物是否粗大成带、线切割白层是否去除、冲裁间隙和模架导向是否合适，再考虑选用碳化物细小均匀、韧性更好的钢种。
模具做了渗氮或涂层，为什么还会剥落？
常见原因是渗氮化合物层过厚过脆，或涂层下的基体硬度不够、在载荷下先变形，涂层失去支撑而压碎。前处理不洁净也会降低结合力。需要截面检查表层结构和基体硬度来判断。
裂纹模具送检，需要整副送吗？
不一定。大型模具可以只送含裂纹的镶块或切下的部分，但切割前应先确定位置，避开裂纹起源，保留原始表面。同时提供模具图纸、热处理记录、使用次数和生产参数，否则难以判断原因。