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標(biāo)題: 淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實(shí)例分析 [打印本頁(yè)]

作者: 大蘿卜 時(shí)間: 2009-2-2 21:02
標(biāo)題: 淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實(shí)例分析
淬火裂紋是指在淬火過(guò)程中或在淬火后的室溫放置過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋,。后者又叫時(shí)效裂紋,。造成淬火開(kāi)裂的原因很多，在分析淬火裂紋時(shí),，應(yīng)根據(jù)裂紋特征加以區(qū)分,。
一,、淬火裂紋的特征
在淬火過(guò)程中，當(dāng)淬火產(chǎn)生的巨大應(yīng)力大于材料本身的強(qiáng)度時(shí),，便會(huì)導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生,。淬火裂紋往往是在馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始進(jìn)行后不久產(chǎn)生的，裂紋的分布則沒(méi)有一定的規(guī)律,，但一般容易在工件的棱角槽口,、截面突變處形成。在顯微鏡下觀察到的淬火開(kāi)裂,，可能是沿晶開(kāi)裂,，也可能是穿晶開(kāi)裂；有的呈放射狀,，也有的呈單獨(dú)線條狀或呈網(wǎng)狀,。因在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻過(guò)快而引起的淬火裂紋，往往是穿晶分布,，而且裂紋較直,，周?chē)鷽](méi)有分枝的小裂紋。因淬火加熱溫度過(guò)高而引起的淬火裂紋,，都是沿晶分布,，裂紋尾端尖細(xì)，并呈現(xiàn)過(guò)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,。表面脫碳的高碳鋼工件，淬火后容易形成網(wǎng)狀裂紋,。這是因?yàn)�,，表面脫碳層在淬火冷卻時(shí)的體積脹大比未脫碳的心部小，表面材料受心部膨脹的作用而被拉裂呈網(wǎng)狀,。
二,、非淬火裂紋的特征
淬火后發(fā)生的裂紋，不一定都是淬火所造成的,，一般可根據(jù)下面的特征來(lái)區(qū)分,。
淬火后發(fā)現(xiàn)的裂紋，如果裂紋兩側(cè)有氧化脫碳現(xiàn)象,，則可以肯定裂紋在淬火之前就已經(jīng)存在,。淬火冷卻過(guò)程中，只有當(dāng)馬氏體轉(zhuǎn)變量達(dá)到一定數(shù)量時(shí),，裂紋才有可能形成,。與此相對(duì)應(yīng)的溫度,，大約在250℃以下。在這樣的低溫下,，即使產(chǎn)生了裂紋,，裂紋兩側(cè)也不會(huì)發(fā)生脫碳和出現(xiàn)明顯氧化。所以,，有氧化脫碳現(xiàn)象的裂紋是非淬火裂紋,。如果裂紋在淬火前已經(jīng)存在，又不與表面相通,，這樣的內(nèi)部裂紋雖不會(huì)產(chǎn)生氧化脫碳,，但裂紋的線條顯得柔軟，尾端圓禿,，也容易與淬火裂紋的線條剛健有力,，尾端尖細(xì)的特征區(qū)別開(kāi)來(lái)。
三,、實(shí)例分析
實(shí)例一：
40Cr鋼制成的轉(zhuǎn)子軸,，經(jīng)鍛造、淬火后發(fā)現(xiàn)裂紋,。裂紋兩側(cè)有氧化跡象,，經(jīng)金相檢驗(yàn)，裂紋兩側(cè)存在脫碳層,，而且裂紋兩側(cè)的鐵素體呈較大的柱狀晶粒,，其晶界與裂紋大致垂直。結(jié)論：裂紋是在鍛造時(shí)形成的非淬火裂紋,。
當(dāng)工件在鍛造過(guò)程中形成裂紋時(shí),，淬火加熱即引起裂紋兩側(cè)氧化脫碳。隨著脫碳過(guò)程的進(jìn)行,，裂紋兩側(cè)的碳含量降低,，鐵索體晶粒開(kāi)始生核。當(dāng)沿裂紋兩側(cè)生核的鐵素體晶粒長(zhǎng)大到彼此接觸后,，便向離裂紋兩側(cè)較遠(yuǎn)的基體方向生長(zhǎng),。由于裂紋兩側(cè)在脫碳過(guò)程中碳濃度的下降，也是由裂紋的開(kāi)口部位向內(nèi)部發(fā)展,，因而為鐵素體晶粒的不斷長(zhǎng)大提供了條件,，故最終長(zhǎng)大為晶界與裂紋相垂直的柱狀晶體。
淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實(shí)例分析
實(shí)例二：
40Cr鋼制成的半軸套座于淬火后出現(xiàn)開(kāi)裂,。經(jīng)金相檢驗(yàn),，裂紋兩側(cè)有全脫碳層，其中的鐵素體呈粗大柱狀晶粒,，并與裂紋垂直,。全脫碳層內(nèi)側(cè)的組織為板條馬氏體加少量托氏體,，這種組織是正常淬火組織。結(jié)論：在加工過(guò)程中未經(jīng)鍛造,，因此是原材料帶來(lái)的非淬火裂紋。
實(shí)例三：
高速鋼齒輪銑刀淬火后在內(nèi)孔壁上出現(xiàn)裂紋,。經(jīng)金相檢驗(yàn),，發(fā)現(xiàn)裂紋附近的碳化物呈不均勻的帶狀分布。結(jié)論：這是由于組織不均勻所造成的淬火裂紋,。
當(dāng)鋼的顯微組織中存在碳化物堆集時(shí),，這些地方碳和合金元素的含量比較高，造成臨界溫度降低,。因此,，即使是在正常的溫度下進(jìn)行淬火加熱，對(duì)于碳化物堆集處來(lái)講,，加熱溫度已顯得過(guò)高了,。其結(jié)果是這些地方出現(xiàn)過(guò)熱組織，降低了鋼的強(qiáng)度,，淬火冷卻時(shí),，便在應(yīng)力作用下產(chǎn)生開(kāi)裂。
高速鋼的碳化物不均勻性是這種鋼的重要質(zhì)量指標(biāo)之一,。為減少或預(yù)防這類缺陷發(fā)生,，冶金廠和使用廠都在不斷采取措施，如使用廠用改鍛工藝來(lái)均勻組織,。當(dāng)碳化物不均勻性的改善程度受到限制時(shí),，可在保證硬度的前提下采用較低淬火加熱溫度來(lái)避免過(guò)熱組織產(chǎn)生。
實(shí)例四：
W18Cr4V鋼制模子,，于高溫鹽浴中加熱后油冷,，發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂。從裂紋特征上看是冷卻過(guò)快所致,。因工件截面較大,，冷卻時(shí)內(nèi)外溫差也大，當(dāng)表面轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí),，內(nèi)部仍處于奧氏體狀態(tài),，以后的冷卻過(guò)程中才逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，致使表層受內(nèi)部體積脹大的作用承受很大的拉應(yīng)力而開(kāi)裂,。因此,，可以判斷為淬火裂紋。

作者: 劉陽(yáng)陽(yáng) 時(shí)間: 2009-2-20 16:30
標(biāo)題: 好
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