45_钢零件淬火裂纹分析及对策.pdf

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1、!""#年第$期沿海企业与科技(12345667%总第&#期’!"#$%#&’(%’)*)+$’$#(,$!+’(!’-%’!.("&"/08!9:9;<=>?@;A(1BC7D!"#钢零件淬火裂纹分析及对策杨雁霞!大同市第一技工学校"山西大同!"#!!$#!摘要"在机械制造工业中"广泛采用$%&钢做结构零件"经淬火高温回火得到索氏体组织"其强度韧性良好$但在热处理过程中采用传统的淬火方法"经常出现不同程度的淬火裂纹"造成很大的浪费$文章针对$%&钢材料的淬火特性"提出改变传统的淬火加热方式及冷却介质"能有效控制淬火裂纹"提高质量$!关键词"淬火裂纹%淬火介质%热处理!中图分类号"

2、’()*!文献标识码"+!文章编号")!!#,##-"!-!!%&!#,!)$",!-一#概述热应力是由于在加热或冷却过程中存在温差而产生的热一般碳钢淬火工件冷却到#!E至C76!以前奥氏体还比胀冷缩的不一致性所造成的!F7G钢零件在冷却前期受到较较稳定!冷速可以缓慢!以免工件产生较大的热应力和变形"大的热应力作用!产生大量的塑性变形!而大量的塑性变形使当冷却至C76!"F66!时!应具有足够的冷却速度!以防止奥奥氏体在MN点以上发生马氏体转变!这部分硬而脆的马氏氏体向珠光体类转变!在F66!以下进入马氏体区其冷却速体不仅数量少!而且分布在应力集中的缺陷和晶界上KEL"这度应尽量缓

3、慢!以免产生过大的组织应力!引起变形开裂"F7G在以后的塑性变形及应力转换过程中极易与组织应力叠加!钢用水淬火难以处于这种理想的冷却条件!而F7G钢本身淬使材料发生裂纹"透性低!易产生较大的组织应力和热应力"$三%!"#钢热处理工艺上的不足一般工厂生产的标准件!多数采用F7G钢冷拔料!按常规传统的淬火介质为水JF7O钢MN点约为PP6!!在一定的的热处理规范!淬火温度为HE6!!冷却介质为水或E6I盐条件下!材料的MN点越高马氏体转变速度越快!组织应力也水!水温为室温"实际生产中经常出现不同程度的淬火裂纹!越大"困此造成废品很多"上述几种原因是造成F7G钢零件淬火裂纹的主要原因"二

4、#!"#钢淬火裂纹分析三#工艺改进及分析淬火裂纹这一问题J在理论上普遍认为是由内应力超过综上原因!造成F7G钢零件淬火裂纹的原因为组织应力材料的断裂极限造成的J即组织应力和热应力的叠加作用"和热应力!而这些应力产生于冷却介质水!在P66!马氏体转$一%淬火时的组织应力变时!冷却速度过快!没有达到或接近理想的淬火冷却速度所钢件在淬火时!由于内外冷却的不同时性必然引起相变致"根据上述原理!热处理工艺作如下改进#的不同时性!马氏体相变的不同时性总是开始于表面然后向$一%水&&油双液淬火’即将加热好的零件先在水中停心部发展"发生了马氏体相变的表面因其体积膨胀对心部处留一定时间!约冷却至C6

5、6!左右!迅速转移至P5G机油中冷于未转变奥氏体施加于拉应力!而其本身则因心部的限制受却至室温"水中冷却的目的是不使过冷奥金黄色体发生珠光压应力!应力的峰值随相变进行向心部移动"随后心部发生体转变!油中冷却是在P66!左右向马氏体转变时速度减慢!马氏体相变时!伴随的体积膨胀!由于受到已转变的马氏体的降低组织应力!接近理想的冷却速度!从而不致于零件淬裂"坚硬的表层阻碍!发生与前相反的组织应力!最终形成表面为$二%亚稳淬火(即不完全淬火!以保证性能的前提下!保拉应力"证淬火后组织中存在一部分铁素体!塑性好的铁素体的存在一般来说!对于F7G钢相对截面尺寸不太大的零件!工件能防止应力集中和

6、阻止裂纹扩展"从理论上!铁素体的比容比全部淬透!组织应力小!热应力较大!二者叠加之后!表面仍为马氏体小!故铁素体的存在也能减小淬火冷却中奥氏体转变拉应力!心部为压应力!参孝文献KCL介绍F7G钢淬火裂纹最为马氏体所产生的组织应力!从而减小F7G钢零件的变形开敏感的尺寸为7!H::"这就说明这个截面尺寸的零件组织应力裂"与热应力叠加之后!应力最大已超过钢材断裂抗力而产生裂亚稳淬火时!工件是从两相区冷却!温度远低于完全淬火纹"的单相区加热温度因而淬火冷却时工件表里温差小!所产生另外F7G钢零件截面较大未淬透!在零件的淬硬区和非的热应力亦小!从而可减小热应力引起的变形开裂倾向"淬硬区之间

7、过渡处有一较大的轴向拉应力!形成过渡区裂纹!$三%水溶性合成淬火剂或硝盐淬火当应力发生变化!或钢的断裂强度减低时裂纹扩展到表面"近年来!为了防止热处理淬火时的变形开裂!国内外热处F7G钢本身淬透性不大!随着直径的增大!中心拉应力变大!理行业大力研究较为先进$价廉的淬火介质如快速淬火油!合且轴向应力比切向应力更大!易于开裂"成淬火剂!高压气冷%惰性气体&等!其目的均为在保证热处理$二%淬火时的热应力性能的前提下!尽可能减少热处理变形和开裂".下转第)*!页/!收稿日期"