零件热处理裂纹的分析与对策.doc

零件热处理裂纹的分析与对策零件在热处理过程中产生的裂纹是最严重的热处理缺陷之一。这种缺陷通常是无法补救的零件只能报废因而它引起了热处理工作者的特别重视。1．零件热处理裂纹产生的原因零件在热处理过程中会产生很大的内应力(组织应力和热应力)当这些应力超过钢的屈服强度时会引起零件的变形；当应力更大超过钢的抗拉强度时则会造成零件的开裂。作用在零件上的应力有两种：压应力和拉应力。淬火时形成的拉应力是引起淬火裂纹的主要原因。但是当钢的塑性较高时即使有较大的拉应力也不会引起零件的开裂比如没有发生组织转变的去应力退火获得较多残留奥氏体的等温淬火等。只有在应力较大又具备了高硬度、脆性大的组织时才容易造成零件的开裂。故淬火裂纹的形成必须同时存在两个条件：一是具有脆性组织；二是拉应力超过了此时钢的抗拉强度(当然其他情况也能促使零件裂纹发生比如原材料缺陷、设计及机械加工不当造成的缺陷等)。2．关于裂纹的类型裂纹的分类方法各种各样。按裂纹的方向分有纵向裂纹、横向裂纹、弧形裂纹和网状裂纹(又称龟裂)等；按裂纹发生的位置分有表层裂纹(或称表面裂纹)和内部裂纹；按裂纹发生在不同的工序分有锻造裂纹、焊接裂纹、淬火裂纹、回火裂纹、冷处理裂纹、酸洗裂纹及磨削裂纹等。零件在热处理过程中以淬火裂纹为最多。3．裂纹的分辨方法如何区分究竟是淬火裂纹、回火裂纹、锻造裂纹还是磨削裂纹等是很重要的这样便于准确查找裂纹发生在哪一工序有利于分析裂纹产生的原因。第一注意淬火裂纹和磨削裂纹形态的不同。对于淬火时未发现而在磨削后才发现的裂纹要区别是淬火裂纹还是磨削裂纹。在裂纹未附着污染物时比较容易此时注意裂纹的形态特别是裂纹发展的方向磨削裂纹是垂直于磨削方向的呈平行线形态(如图1所示)或呈龟甲状裂纹(如图2所示)。磨削裂纹的深度根浅而淬火裂纹一般都比较深比较大与磨削方同无关多呈直线刀割状开裂。[img]http://www.china-metallography.com/china-met04/02-quench/images0402/quench016-1.jpg[/img]图l平行线状磨削裂纹[img]http://www.china-metallography.com/china-met04/02-quench/images0402/quench016-2.jpg[/img]第二注意裂纹发生的部位。尖锐的凹凸转角处、孔的边缘处、刻印处、打钢印处及机械加工造成的表面缺陷等部位在这些部位发生的裂纹多属淬火裂纹。第三通过观察零件的裂断面来区分是淬火裂纹还是淬火前的锻造裂纹或其他情况造成的裂纹。若裂纹断面呈白色或暗白色或浅红色(水淬时造成的水锈)均可断定为淬火裂纹若裂纹断面呈深褐色甚至有氧皮出现那就不是淬火裂纹系淬火前就存在的裂纹是零件经过锻造或压延时形成的裂纹这些裂纹都会因淬火而被扩大。因淬火裂纹基本上是在MS点以下时形成的其断面是不会被氧化的。第四在显微组织中淬火裂纹是沿晶界断裂若不是沿晶界断裂而是沿晶内断裂则属于疲劳裂纹。第五如果裂纹周围有脱碳层存在那就不是淬火裂纹而是淬火前就存在的裂纹因为淬火裂纹是淬火冷却时产生的绝不会发生脱碳现象。4．检查裂纹的方法检查零件有无裂纹最简单、最常用的方法是将零件喷砂后用肉眼直接观察或使用放大镜观察零件的表面即可。当用眼睛或放大镜看不到裂纹时还可用浸油探伤法检查。即将零件浸入到煤油、汽油等油中稍后取出零件用棉纱擦拭干净再涂以石灰粉或其他白粉如有裂纹则在白色部分有油渗出。有经验的检查人员还可以用敲击的方法检查出是否有裂纹即用小锤等轻轻敲击零件如果发出清晰的金属声音尾音比较长即可掣。为没有裂纹；反之若发出重浊的声名就出现了裂纹。还可以采用磁力探伤法及荧光探伤法检查零件是否有裂纹。5．淬火过热与淬火裂纹零件被加热到高出工艺规定的某一淬火加热温度并在一定的加热时间里便会造成工件的淬火过热。过热温度会因钢种的不同而不同。工件一旦过热则奥氏体晶粒粗化生成的马氏体针也粗大。容易产生马氏体微裂纹。这种马氏体的微裂纹是淬火裂纹的激发源并发展成为淬火裂纹。过热使钢的性能变坏强度与塑性大大降低。生产现场中淬火过热引起的淬火裂纹在工具钢中最为常见特别是高速工具钢因淬火过热造成工件裂纹的事例最多这是由于高速钢的淬火加热温度接近其熔点因此稍有不慎即可引起过热甚至过烧。某厂在热处理一批W18Cr4V钢制模数为m=12、外径为Φ170mm的盘形齿轮铣刀时工艺规定的淬火加热温度为1270℃但由于控温仪表失灵表指温度比实际炉温低35℃幸亏操作者发现炉温的变化立即采取终止生产进行重新测温的措施避免了大批过热产品的发生但仍有少量齿轮铣刀出现了过热引起的裂纹如图3所示。金相检查发现淬火晶粒粗大裂纹