陜西熱處理加工廠，導(dǎo)致熱處理裂紋的常見原因

時間：2023-02-28 瀏覽：

鋼鐵零件在熱處理時出現(xiàn)廢品是平常事，其原因是零件在加熱和冷卻過程中不可避免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力來源有兩個方面。一方面由于冷卻過程中零件表面與中心冷卻速度不同，其體積收縮在表面與中心也就不一樣。這種由于溫度差而產(chǎn)生體積收縮量不同所引起的內(nèi)應(yīng)力稱做“熱應(yīng)力”。另一方面，鋼件在組織轉(zhuǎn)變時比體積發(fā)生變化，比如奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時比體積增大。由于零件斷面上各處轉(zhuǎn)變的先后不同，其體積變化各處不同，由此引起的內(nèi)應(yīng)力稱做“組織應(yīng)力”。

零件在淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力最大，因此淬裂現(xiàn)象時有發(fā)生。導(dǎo)致淬裂的原因是多種多樣的，現(xiàn)介紹如下。

原材料已有缺陷

如果原材料表面和內(nèi)部有裂紋或夾雜物等缺陷，在熱處理之前未發(fā)現(xiàn)，有可能形成淬火裂紋。圖1所示為45鋼機軸縮孔和夾雜物引起的淬火裂紋。

這些原材料缺陷通常包括：宏觀偏析、固溶體偏析、固溶氫、鍛軋缺陷、夾渣、鐵素體珠光體帶狀組織及碳化物帶狀組織等。

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圖1 縮孔和夾雜物引起的開裂

原始組織不良

淬火前工件原始組織要求細小而均勻，若原始組織不均勻，例如，帶狀偏析嚴重，晶粒粗大，在淬火時容易造成開裂。如下圖2，Cr12MoV鋼碳化物網(wǎng)狀偏析造成淬火開裂形貌，原始組織為片狀珠光體的鋼件，必須嚴格控制淬火加熱溫度和保溫時間。否則，將因鋼件過熱導(dǎo)致產(chǎn)生淬火開裂。

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圖2 Cr12MoV鋼碳化物網(wǎng)狀偏析淬火裂紋

夾雜物

如果零件內(nèi)夾雜物嚴重，或本身因夾雜物嚴重而已隱藏有裂紋，淬火時將有可能產(chǎn)生裂紋。

淬火溫度不當

淬火溫度不當引起零件淬裂，一般有兩種情況。其一，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(dǎo)致工件發(fā)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的馬氏體，通常是沿晶分布，裂紋尾端尖細，并呈現(xiàn)過熱特征：結(jié)構(gòu)鋼中可觀察到粗針狀馬氏體；工具鋼中可觀察到共晶或角狀碳化物。。其二，鋼件實際含碳量高于鋼材牌號所規(guī)定的含量，若按原牌號正常工藝淬火時，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(yīng)力增大而可能引走淬裂。

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淬火時冷卻不當

淬火時由于冷卻不當，也會使零件發(fā)生淬裂事故，一般有兩種情況。其一，采用過快的冷卻速度的介質(zhì)冷卻，如合金鋼，尤其是高合金鋼水淬時容易造成開裂。其二，零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，截面尺寸變化又較大，在冷卻時壁薄部位容易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致淬裂。

在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻過快而引起的淬火裂紋往往是穿晶分布，而且裂紋較直，周圍沒有分枝的小裂紋。

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機械加工缺陷

由于機械加工不良，在零件表面留下了深而粗的刀痕，盡管是很簡單的零件或不是應(yīng)力集中的地方，也會在淬火時造成開裂，或在服役中發(fā)生早期損壞。

不及時回火

淬火后的零件存在很大的內(nèi)應(yīng)力，如果不能及時回火，將可能因淬火殘余應(yīng)力過大而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。對于工、模具鋼，淬火后及時回火尤其重要。此外，回火必須充分，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗馉顟B(tài)，同時使殘余奧氏體盡可能消除?；鼗鸩怀浞值墓?、模具常會發(fā)生早期失效。圖3所示為高速鋼回火程度不同的組織示意。

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