锻造辊模在轧钢生产过程反复接触高温轧件，随后强制冷却，工作面持续承受循环冷热交变应力，热疲劳裂纹是锻造辊模最主要失效形式。辊模表面萌生网状热疲劳裂纹，裂纹持续扩展，会造成辊模工作面剥落、掉块，模具提前报废，影响轧制产线连续生产。山西永鑫生重工对大量锻造辊模热疲劳失效案例开展分析，定位失效诱因，针对性制定工艺改进方案，提升锻造辊模抗热疲劳能力，延长模具使用寿命。

  热疲劳失效的机理：轧制作业时，辊模工作面接触高温坯料，表层温度快速上升，受热膨胀，但基体温度较低限制表层膨胀，产生压应力；辊模脱离轧件后喷水冷却，表层温度快速下降收缩，基体阻碍收缩产生拉应力。周期性压应力、拉应力循环作用，在模具表层形成疲劳源，逐步生成网状热疲劳裂纹。裂纹萌生位置多集中在工作面刀痕、表面划痕、材料夹杂物、微小锻造缺陷处，这些位置属于应力集中点。

  造成锻造辊模热疲劳失效的原因可以分为材料、锻造、热处理、机加工、现场工况五大类。原材料方面，钢材纯净度不足，非金属夹杂物多，夹杂物作为裂纹源加速热疲劳裂纹产生；材料选型不当，热疲劳性能不匹配工况。锻造方面，锻造比不足，锻件芯部组织疏松，晶粒粗大，组织不均匀，降低材料抗裂纹扩展能力；锻造残余应力过高。

  热处理因素：淬火回火参数不合理，基体韧性不足，残余应力没有充分释放；晶粒粗大，金相组织不佳。机加工因素：辊模工作面存在刀痕、划痕，表面粗糙度差，应力集中诱发裂纹；加工残余应力留存工件表层。现场工况因素：轧制温度过高、冷却介质喷淋不均匀，辊模局部温差过大；启停产线频繁，冷热循环频次提升，加速热疲劳损坏。

  对应的改进方案从源头依次落实。原材料改进：选用高纯净度精炼热作模具钢，降低硫磷杂质与非金属夹杂物，提升钢材抗热疲劳基础性能；前期根据轧制温度、冷热循环频率科学选型，匹配热疲劳性能优良钢号。

  锻造工艺改进：优化锻造工艺，保证足够锻造比，采用镦拔组合工艺，压实内部疏松，细化晶粒，获得均匀致密组织；规范加热与锻后缓冷制度，降低锻造残余应力，减少锻件内部缺陷，消除裂纹萌生隐患。

  热处理工艺改进：优化淬火回火曲线，充分释放残余应力，获得强韧性匹配的金相组织；控制晶粒尺寸，避免晶粒粗大；回火参数匹配辊模工作温度，防止服役中回火软化。

  机加工改进：精加工降低辊模工作面表面粗糙度，去除刀痕、划痕；优化切削参数，减少表层切削残余应力；必要时增加表面强化处理，例如渗氮、激光熔覆，提升工作面抗热疲劳性能。

  客户现场使用优化建议：均匀布置冷却喷淋装置，避免辊模局部骤冷骤热；稳定轧制节奏，减少频繁启停带来的剧烈冷热循环；定期检查辊模锻件表面，早期微小裂纹及时打磨清理，防止裂纹扩展。

  山西永鑫生重工建立辊模失效分析机制，客户反馈失效辊模后，收集失效样品，开展外观观察、金相检测、硬度测试，确定热疲劳失效主导原因，反向优化锻件生产工艺。经过多轮工艺改进，出品锻造辊模抗热疲劳性能得到明显提升，有效延缓热疲劳裂纹萌生时间。

  锻造辊模热疲劳失效是多因素耦合结果，单一工艺调整难以彻底解决问题，必须材料、锻造、热处理、机加工协同优化。山西永鑫生重工持续优化整套锻造辊模生产工艺，降低残余应力，细化均匀金相组织，提升锻件韧性，减轻热疲劳损伤，为轧钢行业提供长寿命锻造辊模锻件产品。