鋼制零件形成淬火裂紋的原因分析
    發布者:yflwzj  發布時間:2012-07-16 08:04:10  訪問次數:225

    鋼制零件形成淬火裂紋的原因分析
     

    鋼制零件在生產過程中產生廢品或在使用期間的失效,原因是多方面的,但淬火裂紋的出現卻是一個重要原因。

    由于零件在淬火過程中,表面和心部的冷卻速度不一樣,因此形成馬氏體的先后也不一樣。當零件表面先形成馬氏體時,便給尚處于奧氏體狀態的心部以拉力,這時,由于奧氏體的塑性很好,此應力可以通過奧氏體的塑性變形而被松馳。但是,當這部分奧氏體冷卻下來向馬氏體轉變時,由于先期形成的馬氏體硬度高,脆性大,塑性極小,故后形成的馬氏體部分對它產生的拉應力迅速增大。一旦超過材料的強度極限,就會引起開裂。另外,即使這種拉應力沒有超過材料的強度極限,但由于材料內部的缺陷而造成強度降低,也會引起開裂。這就是引起淬火開裂的物理機理,在實際生產過程中,又具體以8種形式表現出來。


    1 材料已有缺陷而導致的淬裂


    如果原材料表面和內部有裂紋,在熱處理之前未發現,有可能形成淬火裂紋。在金相顯微鏡下觀察,該裂紋兩側有脫碳層,且脫碳層中鐵素體的晶粒粗大。


    2 夾雜物導致的淬裂


    如果零件內夾雜物嚴重,容易造成應力集中,淬火時將有可能產生裂紋。


    3 因原始組織不良而導致的淬裂


    1)若鋼的顯微組織具有嚴重的帶狀偏析或化學成分嚴重偏析,在淬火時會引起極大的組織轉變應力。再者,碳化物聚集處易發生過燒現象,因而使零件容易發生開裂。


    2)如果鋼在淬火前殘余內應力較大,在淬火時容易造成開裂,出現該情況的零件,往往存在晶粒粗大,有魏氏組織等現象。


    3)零件經一次淬火后若需返修,在第二次淬火前又未經消除組織應力,則有可能在第二次淬火中產生裂紋,其裂紋往往沿著第一次的淬硬層分布。


    4 淬火溫度不當而造成的兩種淬裂


    1)儀表的指示溫度低于爐子實際溫度,使實際淬火溫度偏高,造成過熱淬火,導致零件發生開裂。凡過熱淬火開裂的顯微組織,均存在著晶粒粗大和粗大馬氏體,產生的裂紋主要以沿晶的形式存在。


    2)鋼件實際含碳量高于鋼材牌號所規定的含量,若按原牌號作正常工藝淬火時,等于提高了鋼的淬火溫度,故容易造成零件過熱和晶粒長大,使淬火時應力增大而可能引起淬裂。


    5 淬火時冷卻不當而造成的淬裂


    淬火時由于冷卻不當,也會使零件發生淬裂事故。例如45號鋼在淬火時有形成淬火裂紋的傾向。尤其當碳含量處于上限以及零件直徑在78MM時易發生開裂。故淬火時選擇合適的冷卻介質極其重要。另外,一些零件的結構較復雜,截面尺寸變化又較大,如果冷卻劑選擇不當,壁薄部位容易造成應力集中而導致淬裂。


    6 機械加工缺陷導致的淬裂


    由于機械加工不良,在零件表面留下了深而粗的刀痕,在淬火冷卻時,造成該處應力集中而導致裂紋。


    7 零件外形對淬火裂紋的影響


    零件幾何形狀不合理或截面過渡區厚薄相差較大,在淬火時均易因應力集中而產生裂紋,另外,若零件的鍛造流線分布不良,亦可能在淬火時造成淬裂缺陷。


    8 不及時回火導致的開裂


    淬火后如不能及時回火,以致組織應力未能及時消除,將可能因淬火殘余應力過大而導致裂紋的產生。特別是對于尺寸較大的工件,淬火后雖然表面已冷到室溫,但心部尚未冷透,心部奧氏體組織仍在向馬氏體轉變,應力在不斷增加,也就是說,淬火過程還在零件內部繼續進行,以致在室溫放置一段時間后,零件才發生開裂。




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