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淬火裂紋、鍛造裂紋、磨削裂紋的特性及區(qū)別


       淬火裂紋是常見的淬火缺陷,產(chǎn)生的原因是多方面的。因熱處理的缺陷是從產(chǎn)品設(shè)計開始的,故預(yù)防裂紋產(chǎn)生的工作應(yīng)該從產(chǎn)品設(shè)計抓起。要正確地選擇材料、合理地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,提出恰當?shù)臒崽幚砑夹g(shù)要求,妥善安排工藝路線,選擇合理的加熱溫度、保溫時間、加熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)、冷卻方法和操作方式等。

 

 

材料方面

 

1.碳是影響淬裂傾向的一個重要因素。碳含量提高,MS點降低,淬裂傾向增大。因此,在滿足基本性能如硬度、強度的條件下,應(yīng)盡量選用較低的碳含量,以保證不易淬裂。

 

2.合金元素對淬裂傾向的影響主要體現(xiàn)在對淬透性、MS點,晶粒度長大傾向、脫碳的影響上。合金元素通過對淬透性的影響,從而影響到淬裂傾向。一般來說,淬透性增加,淬裂性增加,但淬透性增加的同時,卻可以使用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)以減少淬火變形的方法來防止復(fù)雜零件的變形與裂紋。因此,對于形狀復(fù)雜的零件,為了避免淬火裂紋,選擇淬透性好的鋼,并用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)是一個較好的方案。

 

合金元素對MS點影響較大,一般來說,MS越低的鋼,淬裂傾向越大,當MS點高時,相變生成的馬氏體可能立刻被自回火,從而消除一部分相變應(yīng)力,可以避免發(fā)生淬裂。因此,當碳含量確定后,應(yīng)選用少量的合金元素,或者含對MS點影響較小的元素的鋼種。

 

3.選擇鋼材時,應(yīng)考慮過熱敏感性。過熱較敏感的鋼,容易產(chǎn)生裂紋,所以在選擇材料時應(yīng)引起重視。

 

零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 

 

1.斷面尺寸均勻。斷面尺寸急劇變化的零件,在熱處理時,由于產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。故設(shè)計時盡量避免斷面尺寸突變。壁厚要均勻。必要時可在與用途無直接關(guān)系的厚壁部位開孔??讘?yīng)盡量做成通孔。對于厚不同的零件,可進行分體設(shè)計,待熱處理后,再進行組裝。

 

2.圓角過渡。當零件有棱角、尖角、溝槽和橫孔時,這些部位很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致零件淬裂。為此,零件應(yīng)盡量設(shè)計成不發(fā)生應(yīng)力集中的形狀,在尖角處和臺階處加工成圓角。

 

3.形狀因素造成的冷卻速度差異。零件淬火時冷卻速度的快、慢隨零件 形狀的不同而不同。即使在同一零件上不同的部位,也會因各種因素而造成冷卻速度的不同。因此要盡量避免過大的冷卻差異,以防止淬火裂紋。

 

熱處理技術(shù)條件

 

1.盡量采用局部淬火或表面硬化。

 

2.根據(jù)零件服役條件需要,合理調(diào)整淬火件局部硬度。局部淬火硬度要求較低時,盡量不強求整體硬度一致。

 

3.注意鋼材的質(zhì)量效應(yīng)。

 

4.避免在第一類回火脆性區(qū)回火。

 

合理安排工藝路線及工藝參數(shù)

 

當鋼件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件一經(jīng)確定,熱處理工藝人員就要進行工藝分析,確定合理的工藝路線,即正確安排預(yù)備熱處理、冷加工和熱加工等工序的位置并確定加熱參數(shù)。

 

淬火裂紋

 

1.500X下,呈鋸齒狀,起始端裂紋寬,結(jié)束斷裂紋細小至無。

 

 

2.微觀分析:異常冶金夾雜,裂紋形貌呈鋸齒狀延伸;用4%的硝酸酒精腐蝕后觀察,沒有脫碳現(xiàn)象,微觀形貌見下圖:

 

1#樣品

 

品裂紋處未發(fā)現(xiàn)異常冶金夾雜,沒有脫碳現(xiàn)象,裂紋呈鋸齒狀延伸,具有淬火裂紋的典型特征。

 

2#樣品

 

分析結(jié)論:

 

1.樣品的成分符合標準要求并對應(yīng)原始爐號成分。

 

2.由微觀分析,樣品裂紋處未發(fā)現(xiàn)異常冶金夾雜,沒有脫碳現(xiàn)象,裂紋呈鋸齒狀延伸,具有淬火裂紋的典型特征。

 

鍛造裂紋

 

1.典型材料原因?qū)е碌牧鸭y,邊緣為氧化物。

 

 

2.微觀觀察

 

 

表面白亮層應(yīng)為二次淬火層,二次淬火層下深黑色為高溫回火層

 

分析結(jié)論:存在脫碳的裂紋要分辨是否是原材料裂紋,一般裂紋脫碳深度大于等于表面脫碳深度的為原材料裂紋,裂紋脫碳深度小于表面脫碳深度的鍛造裂紋。


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