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工艺因素对淬火裂纹形成的影响

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人气:-发表时间:2016-11-02 18:03【


工艺因素(主要是淬火加热温度、保温时间、冷却方式等因素)对淬火裂纹倾向影响较大。

1. 加热因素的影响

淬火加热温度升高,热处理应力增大,淬火马氏体组织粗化、脆化,断裂强度降低,淬裂倾向增大。

就一般钢而言,晶粒越细小,断裂抗力越高,淬裂倾向越小,相反晶粒粗化,断裂抗力下降,淬裂倾向增大。晶粒大小同淬火加热温度和淬火加热保温时间有直接关系。加热温度升高或保温时间增长,均能使晶粒粗化,因而增加淬裂倾向。

高碳钢提高淬火温度,二次碳化物逐渐溶解,奥氏体中的含碳量和合金元素含量增加,增加了淬透性和淬硬性,降低了马氏体开始转变点,这些因素也增加了淬裂倾向。随着淬火温度的提高,淬裂率直线增加。

在实际生产中,对于淬火裂纹敏感性较大的零件;应正确选择淬火温度。从防止淬裂的观点看,应尽量选用较低的淬火加热温度。

在热处理生产中,因仪表控制不当,发现加热温度过高时,对一般钢种而,则不必立即淬火,可将工件从炉中取出放在炉外冷却,当冷却到没有红色时(约500~550℃),再重新加热到正常温度淬火。这是利用正火,通过相变调整晶粒度,消除过热危害的简捷办法。

淬火开裂与选用的加热炉型有一定的关系,一般说来,真空炉、电阻炉、盐浴炉淬裂倾向性小;重油炉、柴油炉、天然气炉、燃煤炉等火焰炉淬裂倾向性大。由于后者的火焰直接加热工件,温度不均匀,且易过热,容易氧化脱碳,这是淬裂率较高的主要原因。此外,在火焰炉中,因燃烧产物中含有大量氢气,氢在高温时,易渗人钢中,助长了淬裂倾向。

2. 冷却因素的影响

淬火冷却方式不同,内应力的大小、类型和分布不同,淬火钢的组织形态不同,断裂抗力不同,因此淬裂倾向不同。

钢件加热至奥氏体状态,在淬火冷却过程中,一方面希望快速冷却,使奥氏体不会发生珠光体转变或贝氏体转变,也就是快速冷却,以躲过奥氏体等温转变图(c曲线)上的“鼻子";另一方面希望奥氏体进人马氏体区后慢速冷却,产生马氏体转变,实现淬火。

由加热温度冷却到马氏体开始转变温度的过程中,钢的组织仍为奥氏体,奥氏体本身具有低屈服点、高塑性的特征,同时由于没有发生组织转变,因而也不会有组织应力的产生,仅仅产生热应力。因此,在这一阶段,钢件一般不会产生裂纹。

当钢件冷却到Ms点以下的温度,即钢发生马氏体相变时,体积膨胀,产生第二类畸变、第二类应力及宏观的组织应力和热应力,因而易于产生淬火裂纹。

试验研究表明,钢在马氏体转变区内缓冷可以获得碳浓度较低的马氏体,从而减少马氏体的正方度和组织应力,提高断裂抗力。需要指出的是在点以下缓慢冷却会使马氏体发生自回火,冷却速度越慢,自回火的程度越大,马氏体中的含碳量则越低。

另一方面,在马氏体区间内缓慢冷却,还能提高冷却后钢的断裂抗力,从而降低钢件的淬裂倾向。

由于在马氏体转变区间的缓慢冷却,既能降低淬火应力,又能提高钢的断裂抗力,因而马氏体等温淬火,分级淬火,水-油、水-空气双液淬火成为防止淬裂的常用工艺方法

 



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