淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實例分析

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,。后者又叫時效裂紋,。造成淬火開裂的原因很多，在分析淬火裂紋時,，應根據(jù)裂紋特征加以區(qū)分,。
一、淬火裂紋的特征
在淬火過程中，當淬火產(chǎn)生的巨大應力大于材料本身的強度時,，便會導致裂紋產(chǎn)生,。淬火裂紋往往是在馬氏體轉(zhuǎn)變開始進行后不久產(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,，并呈現(xiàn)過熱特征：結構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,。這是因為，表面脫碳層在淬火冷卻時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)下面的特征來區(qū)分。
淬火后發(fā)現(xiàn)的裂紋,，如果裂紋兩側有氧化脫碳現(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,，只有當馬氏體轉(zhuǎn)變量達到一定數(shù)量時,，裂紋才有可能形成。與此相對應的溫度,，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，尾端尖細的特征區(qū)別開來,。
; C; M7 [7 r, a# ?; y! b1 @三,、實例分析
% D" J# |7 L7 X* c實例一：
40Cr鋼制成的轉(zhuǎn)子軸，經(jīng)鍛造,、淬火后發(fā)現(xiàn)裂紋,。裂紋兩側有氧化跡象，經(jīng)金相檢驗,，裂紋兩側存在脫碳層,，而且裂紋兩側的鐵素體呈較大的柱狀晶粒，其晶界與裂紋大致垂直,。結論：裂紋是在鍛造時形成的非淬火裂紋,。
當工件在鍛造過程中形成裂紋時，淬火加熱即引起裂紋兩側氧化脫碳,。隨著脫碳過程的進行,，裂紋兩側的碳含量降低，鐵索體晶粒開始生核,。當沿裂紋兩側生核的鐵素體晶粒長大到彼此接觸后,，便向離裂紋兩側較遠的基體方向生長。由于裂紋兩側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。
) D6 ~) J: O+ j  v* B% B淬火裂紋和非淬火裂紋的特征及實例分析
實例二：
40Cr鋼制成的半軸套座于淬火后出現(xiàn)開裂,。經(jīng)金相檢驗，裂紋兩側有全脫碳層,，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。
實例三：
% G: ^" J  Q7 R& o1 @" }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,，發(fā)現(xiàn)裂紋附近的碳化物呈不均勻的帶狀分布。結論：這是由于組織不均勻所造成的淬火裂紋,。
當鋼的顯微組織中存在碳化物堆集時,，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,。其結果是這些地方出現(xiàn)過熱組織,，降低了鋼的強度,，淬火冷卻時，便在應力作用下產(chǎn)生開裂,。
高速鋼的碳化物不均勻性是這種鋼的重要質(zhì)量指標之一,。為減少或預防這類缺陷發(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,。當碳化物不均勻性的改善程度受到限制時，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,。
' G- K* n, E. R' w3 i實例四：
  ^  I0 N9 p7 T! F( \0 BW18Cr4V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，冷卻時內(nèi)外溫差也大,，當表面轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時,，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