淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實(shí)例分析

大蘿卜

淬火裂紋是指在淬火過程中或在淬火后的室溫放置過程中產(chǎn)生的裂紋,。后者又叫時(shí)效裂紋,。造成淬火開裂的原因很多,，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
7 v0 h! y8 |: [' l' i0 W. y+ ^+ |4 h在淬火過程中,，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),，便會導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。淬火裂紋往往是在馬氏體轉(zhuǎn)變開始進(jìn)行后不久產(chǎn)生的,，裂紋的分布則沒有一定的規(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裂,，可能是沿晶開裂,，也可能是穿晶開裂；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。 因淬火加熱溫度過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,。
9 V, R  a4 c. ~8 y2 E0 h二,、非淬火裂紋的特征
0 r8 E) Y0 f5 y' r3 w+ K/ q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)別開來,。
3 g. @+ `' K& `& V' X* F4 f3 K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,。
& ?+ P$ r7 T) Z7 J' o7 h2 M. k當(dāng)工件在鍛造過程中形成裂紋時(shí)，淬火加熱即引起裂紋兩側(cè)氧化脫碳,。隨著脫碳過程的進(jìn)行,，裂紋兩側(cè)的碳含量降低，鐵索體晶粒開始生核,。當(dāng)沿裂紋兩側(cè)生核的鐵素體晶粒長大到彼此接觸后,，便向離裂紋兩側(cè)較遠(yuǎn)的基體方向生長。由于裂紋兩側(cè)在脫碳過程中碳濃度的下降,，也是由裂紋的開口部位向內(nèi)部發(fā)展,，因而為鐵素體晶粒的不斷長大提供了條件，故最終長大為晶界與裂紋相垂直的柱狀晶體,。
( Y; i1 r. f9 {: C1 a: b- j  ~淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實(shí)例分析
實(shí)例二：
6 X0 N; D8 i: I! t4 @3 O2 v2 ]40Cr鋼制成的半軸套座于淬火后出現(xiàn)開裂,。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：在加工過程中未經(jīng)鍛造，因此是原材料帶來的非淬火裂紋,。
  G+ ~* r! [8 y* f' i9 @3 ]/ @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,。
& F0 v6 U- b6 I9 z; |: ?$ ^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，對于碳化物堆集處來講,，加熱溫度已顯得過高了,。其結(jié)果是這些地方出現(xiàn)過熱組織，降低了鋼的強(qiáng)度,，淬火冷卻時(shí),，便在應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂。
5 a4 U& |: _$ k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避免過熱組織產(chǎn)生。
- W7 _: Z, F1 L. y4 l; t+ M: a8 s實(shí)例四：
W18Cr4V鋼制模子,，于高溫鹽浴中加熱后油冷,，發(fā)現(xiàn)開裂。從裂紋特征上看是冷卻過快所致,。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)力而開裂,。因此,，可以判斷為淬火裂紋。

劉陽陽

適合質(zhì)量分析工作