有关热处理缺陷裂纹产生原因探究VIP专享VIP免费

有关热处理缺陷裂纹产生原因探究热处理是通过加热和冷却，使零件获得适应工作条件需要的使用性能，达到充分发挥材料潜力，提高产品使用寿命和提高效能的重要的工艺方法。如果出现热处理缺陷，热处理就无法达到预期的目的，零件将成为不合格品或废品，从而造成经济损失。热处理缺陷一般按缺陷性质分类，主要包括裂纹、变形、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷等七类。其中最危险的热处理缺陷是裂纹，一般将之称为第一类热处理缺陷，它属于不可挽救的缺陷；最常见的热处理缺陷是变形，一般称之为第二类热处理缺陷；其余缺陷如残余应力，组织不合格等属于第三类，一般统称为第三类热处理缺陷。下面着重讨论有关热处理第一类热处理缺陷――裂纹。一、金属零件的淬火裂纹影响钢件淬火裂纹形成的因素众多，主要包括冶金因素、结构因素、工艺因素等。掌握各种因素作用，各因素对淬火裂纹影响的规律，对防止淬火裂纹的发生，提高成品率有重要的意义。（1）钢件的冶金质量与化学成分的影响钢件可用锻件、铸件、冷拉钢材、热轧钢材等加工而成，各种毛坯或材料生产过程中均可能产生冶金缺陷，或者将原料的冶金缺陷遗留给下道工序，最后这些缺陷在淬火时可扩展成淬火裂纹，或导致裂纹的发生。如铸钢件在热加工工艺过程中因加工工艺不当，在内部或表面可能形成气孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷；在锻件毛坯中有可能形成缩孔、偏析、白点、夹杂物、裂纹等。这些缺陷对钢的淬火裂纹有很大的影响。一般说来，原始缺陷越严重，其淬火裂纹的倾向性越大。钢的含碳量和合金元素对钢的淬裂倾向有重要影响。一般说来，随着马氏体中含碳量的增加，增大了马氏体的脆性，降低了钢的脆断强度，增大了淬火裂纹倾向。在含碳量增加时，热应力影响减弱，组织应力影响增强。水中淬火时，工件的表面压应力变小，而中间的拉应力极大值向表面靠近。油中淬火时，表面拉应力变大。所有这些都增加了淬火开裂倾向。而合金元素对淬裂的影响是复杂的，合金元素增多时，钢的导热性降低，增大了相变的不同时性；同时合金含量增大，又强化了奥氏体，难以通过塑性变形来松弛应力，因而增大热处理内应力，有增加淬裂的倾向。然而合金元素含量增加，提高了钢的淬透性，可用较缓和的淬火介质淬火，可以减少淬裂倾向。此外有些合金元素如钒、铌、钛等有细化奥氏体晶粒的作用，减少钢的过热倾向，因而减少了淬裂倾向。（2）原始组织的影响淬火前钢件的原始组织状态和原始组织对淬裂的影响很大。片状珠光体，在加热温度偏高时易引起奥氏体晶粒长大，容易过热，所以对原始组织为片状珠光体的钢件，必须严格控制淬火加热温度和保温时间。否则，将因钢件过热导致淬火开裂。具有球状珠光体原始组织的钢件，在淬火加热时，因为球状碳化物比较稳定，在向奥氏体转变的过程中，碳化物的溶解，往往残留少量的碳化物，这些残留碳化物阻碍了奥氏体晶粒长大，与片状珠光体相比，淬火可以获得较细的马氏体，因此原始组织为均匀球状珠光体的钢对减少裂纹来说，是淬火前较理想的组织状态。在生产中，常常产生重复淬火开裂现象，这是由于二次淬火前未进行中间正火或中间退火所致，未经退火而直接二次淬火，组织中没有阻碍奥氏体晶粒长大的碳化物存在，奥氏体晶粒极易显著长大，引起过热。因此在二次淬火中进行一次中间退火，同时也可通过退火来达到完全消除内应力的目的。（3）零件尺寸和结构的影响零件的截面尺寸过小和过大都不易淬裂。截面尺寸小的工件淬火时，心部很易淬硬，而且心部和表面的马氏体形成在时间上几乎是同时进行的,组织应力小，不容易淬裂。截面尺寸过大的零件，特别是用淬透性较低的钢制造时，淬火时不仅心部不能硬化，甚至连表层也得不到马氏体，其内应力主要是热应力不易出现淬火裂纹。因此，对于每一种钢制的零件，在一定的淬火介质下，存在着一个临界淬裂直径，也就是说在临界直径的零件具有较大的淬裂倾向性。出现淬裂的危险尺寸可能因钢的化学成分而波动、加热温度和方法不同而发生变化，不可千篇一律。零件的尖角、棱角、等几何形状因素，使工件局部冷却速度的急剧变化，增大了淬火的残余应力，从而增大了...