热处理淬火裂纹产生的原因
及防止措施分析
摘要：在热处理生产实践时，常常会遇到一些零件和工具，特别是形状复杂时，淬火过程因处理不当以及一些其他因素，造成工件内部存在有强大的淬火应力，以致引起淬火裂纹。淬火裂纹直接导致零件的报废，产生的原因和条件及防止方法具有很摘要的现实意义。
关键词：淬火裂纹的实质产生原因和条件防止方法
一、淬火裂纹的实质
钢件在进行淬火是，在冷却的过程中同时产生了热应力和组织应力。由于温度的降低使零件内部产生了热应力，由于奥氏体向马氏体的转变使内部产生了组织应力，组织应力是钢件表面淬火时拉应力，钢件表面在拉应力的作用下，有开裂的危险。根据淬火裂纹断口形式和外观状态分析，淬火裂纹是在内应力作用下的脆性断裂。
二、淬火裂纹产生的原因和条件
1、钢的化学成分对淬火裂纹敏感性的影响
在一定的淬火介质中冷却时，钢的化学成分对热处理裂纹形成的影响，是由于它使钢件的内应力分布于应力集中的敏感性和钢的机械性能发生了改变的缘故。合金元素对内应力的影响，则主要是由于合金元素对钢的组织结构影响的结果。
在钢中含有的所有元素中，碳对钢机械性能的影响最大，随着含碳量的增加，钢件淬火后组织应力也有所增大，由于组织应力作
用的结果，使钢的表面具有危险的拉应力。因此，淬裂倾向将随着含碳量的增多而增大。
钢中其他常存因素，如硫、磷等夹杂物较多，呈条状、网状分布时，往往在正常淬火条件下形成裂纹。
合金元素能够在不同程度上使奥氏体的等温曲线的位置右移，即增大其淬透性，这样可以用缓慢的冷却介质进行淬火。从而残余应力较小，是钢的马氏体转变温度降低，则残余奥氏体数量增多，组织应力减小，有利于降低钢件的淬裂倾向。
2、原材料缺陷对淬火时形成裂纹的影响
钢件内部的发纹、皮下气泡、较严重的碳化物偏析以及非金属夹杂等在淬火过程中，有可能在这些缺陷处产生裂纹。
各种锻件加工时，不论是温度过高或过低都容易在锻轧过程出现细小裂纹。由于毛坯在锻轧后，表面上存在一些氧化皮，因此这些细小裂纹便不容易被发现。但钢件机械加工后一些淬火处理，将会使原来存留的的裂纹扩展开来，从而使其暴露于钢件的表面。
3、钢件的结构特点对形成裂纹的影响
钢件的淬火裂纹的形成倾向与钢件的尺寸和形状等设计结构特点有关。生产实践表明，具有截面急剧变化的工件或者有尖锐槽口的工件，在淬火冷却时这些部位会淬火时大的应力集中，都易于产生淬火裂纹。
4、淬火前的原始组织和应力状态对形成裂纹的影响
根据加热时的相变理论可以知道，钢的原始组织对加热时奥氏
体晶粒度及其长大有影响。将钢加热到Ac1温度以上时，钢中的珠光体组织将转变为奥氏体。高温奥氏体的晶粒大小及其长大倾向与及其长大倾向与钢的原始组织-----珠光体的形状和粗细有关。淬火加热时，细片状珠光体的允许淬火温度范围较宽，并且淬火后可以获得较细的马氏体。但是，与球状珠光体相比，片状珠光体却易于在加热温度偏高时引起奥氏体晶粒粗化，亦即倾向于过热。所以对片状珠光体而言必须严格控制淬火加热温度和保温时间。否则将因钢件过热导致淬火开裂。球状珠光体相比在正常的淬火温度下可以保持较细小的奥氏体晶粒。淬火后保障获得细密的马氏体组织，减小其内应力。因此，原始组织为均匀的球状珠光体的钢对减少裂纹来说，是淬火前较理想的组织状态。
淬火前的原始组织与淬火裂纹密切相关的另一个问题，是钢件重复淬火时要充分的退火处理，即必须避免把淬火状态的组织直接再进行第二次处理，不经退火而重复淬火时，易形成裂纹。
钢件在切削加工过程时，也会产生很大的内应力，切削加工时选用的切削用量越大，产生的内应力也愈大。这种机械加工造成的残余内应力，如果不经过去除，在淬火加热过程中，特别是高合金钢的复杂制件，有可能与由于加热速度过快产生的内应力发生叠加而导致开裂。欲消除这种应力状态，则需要进行高温（450℃以上）的回火或去除应力的退火处理，才有利于减少钢件淬火时的变形或开裂。
5、加热因素对形成裂纹的影响
淬火加热温度越高，钢的晶粒越趋长大。对同一牌号的钢，淬火加热温度越高，由于较大的奥氏体晶粒能使其淬透性增加，则淬火冷却时产生的应力亦越大。另外，钢晶粒的大小，对钢破断抗力的大小的影响也很显著，随着晶粒尺寸的增大，破断抗力值则下降。
正因为淬火温度越高，奥氏体晶粒越粗大，破断抗力值越低，而且冷却时淬火时的应力越大。所以，过热必将易于引起淬火裂纹。若淬火温度过低，淬火后组织中有薄的网状铁素体时，尽管铁素体组织有较高的塑性，但因强度较低往往沿着铁素体网形成脆性断裂。
6、冷却因素对形成裂纹的影响
在由加热温度冷却到开始相变温度的过程中，钢的组织仍保持奥氏体状态（即过冷奥氏体），具有较低的屈服极限和很高的塑性，在应力状态上，由于没有发生相的转变，只产生热应力，所以在该冷却阶段钢件不会产生裂纹。
但钢件冷却到Ms点以下的温度，即钢发生相变时，除因冷却不一致所形成的热应力外，还有因相变进行的不等时性而产生的组织应力。相变的结果，奥氏体转变成具有高硬度和低塑性的马氏体。因此，在该温度区间的冷过程，最易于引起淬火裂纹。因此，淬火时使钢在马氏体转变区间内缓慢冷却，成为防止形成裂纹的重要措施。
三、防止淬火裂纹的措施
1、改善钢件结构，合理选择钢材和确定技术条件
（1）工件各部分的截面要均匀，减少截面尺寸的急剧变化。
（2）热处理钢件在形状设计上要避免有尖锐的棱角。
（3）设计者在选择钢件所用材料时，除了应当无条件的满足钢件承载运转时所必须的强度、硬度、韧性等机械性能外，还应当严格顾及到材料在制造中的工艺性，特别是热处理的工艺问题。
（4）合理确定技术条件是减轻淬火裂纹的另一个重要途径。
a、局部硬化或表面硬化时即可满足使用性能要求者，尽量不要求整体淬火。
b、对于整体淬火钢件，局部可以放宽要求者，尽量不强求硬度一致。
c、对于贵重制件或结构及复杂的制件，当热处理难于达到技术要求时，应临时更改技术文件，适当放宽对使用寿命影响不大的要求，以免多次返修造成废品。
d、对于工作时受力复杂、承载较重的零件或工具，应当根据具体要求提出明确的技术条件。
2、妥善安排冷热加工工序和正确应用预先热处理
冷加工工序安排的合理，可以简化热处理工艺过程的复杂程度，从而降低而处理废品和提高生产率。
3、正确选择加热介质、加热温度和保温时间
（1）加热介质，淬火加热过程中应当既保证获得均匀的和晶粒度大小的奥氏体，同时其中的碳又不被烧损。这是加热时的主要问题。如碳量被烧损，不仅影响硬度而且易于形成淬火裂纹。为了使钢件加热时不脱碳，可综合考虑其他因素，合理选择保护气氛、盐浴、真空加热等介质。
（2）加热温度，实际加热温度要根据加热时间和实践来确定，淬火温度过高，由于过热，淬火后亦形成裂纹；当加热不足和保温
时间不够时，钢件内部未能得到均匀的奥氏体，而有一部分铁素体存在，从而淬火后得到的组织是马氏体和少量的铁素体。经低温回火后在使用过程中易于早期形成裂纹。
（3）保温时间，在允许的加热温度范围内，稍长的保温时间，可能对一般钢材不至于过热，但是对于锰钢，稍许延长保温时间也会产生过热，特别是在允许的加热温度的上限时，趋向更大。因此严格控制保温时间对防止钢件过热，与严格的对待淬火温度没有同等重要意义。
4、合理选用冷却介质和冷却方法
钢件淬火冷却必须大于它的临街冷却速度才能获得完全硬化。然而，快速冷却有事导致强大的内应力，以致形成淬火裂纹的主要因素之一。因此，必须从既能达到硬化目的，又能免除淬火缺陷，两方面进行考虑，来正确选择冷却介质和冷却方法。实践证明Ms 点以上的快速冷却，Ms点以下的缓冷，不仅能够使钢件硬化，并能增加热应力和减小组织应力，使形成裂纹的可能性减小。
（1）采用单液淬火时，应当在满足硬化条件下尽量采用冷却较缓慢的介质。
（2）采用双液淬火（常用水—油双液淬火），通过准确控制在水中的停留时间，达到硬化和防止裂纹产生的目的。
（3）对于截面尺寸较小的零件，采用分级淬火法是防止裂纹的行之有效的重要方法。
（4）采用等温淬火法，可使钢件强度、塑性、韧性得到合理的
配合，减少变形和裂纹的产生。
5、防止淬火裂纹的其他方法
众所周知，有许多工件的开裂不是在淬火冷却之后立即出现的，而是当工件从淬火介质中取出经过一定时间以后显现出来的，这就是所谓的时效裂纹。毫无例外，这种时效裂纹也是由于较大的淬火应力所引起的。若工件淬火后能够立即回火降低淬火应力，便可以有效地防止裂纹。因此，缩短淬火与回火制件的时间间隔，已成为防止裂纹所应遵循的重要措施。
综上所述，影响淬火裂纹的因素很多。即从结构设计到工艺分析；从备料到加工；从预先热处理到最后热处理均有导致钢件形成淬火裂纹的潜在因素。在防止淬火裂纹方面有多种多样的方法，但值得说明的是，在生产上只求某一种措施可以万能解决开裂问题往往难于办到。因此，为消除淬火裂纹，需要从各方面着手去解决。
那海娟
淬火裂纹 淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。后者又叫时效裂纹。造成淬火开裂的原因很多，在分析淬火裂纹时，应根据裂纹特征加以区分。 淬火裂纹的特征 在淬火过程中，当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时，便会导致裂纹产生。淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。 在显微镜下观察到的淬火开裂，可能是沿晶开裂，也可能是穿晶开裂；有的呈放射状，也有的呈单独线条状或呈网状。因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹，往往是穿晶分布，而且裂纹较直，周围没有分枝的小裂纹。因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹，都是沿晶分布，裂纹尾端尖细，并呈现过热特征：结构钢中可观察到粗针状马氏体；工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。表面脱碳的高碳钢工件，淬火后容易形成网状裂纹。这是因为，表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小，表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。 非淬火裂纹的特征 淬火后发生的裂纹，不一定都是淬火所造成的，可根据下面特征来区分： 淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂纹才有可能形成。与此相对应的温度，大约在250℃以下。在这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。 如果裂纹在淬火前已经存在，又不与表面相通，这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳，但裂纹的线条显得柔软，尾端圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖细的特征区别开来。 实例探讨 1、轴，40Cr，经锻造、淬火后发现裂纹。裂纹两侧有氧化迹象，金相检验，裂纹两侧存在脱碳层，而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒，其晶界与裂纹大致垂直。结论：裂纹是在锻造时形成的非淬火裂纹。 当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条件，故最终长大为晶界与裂纹相垂直的柱状晶体。 2、半轴套座，40Cr，淬火后出现开裂。金相检验，裂纹两侧有全脱碳层，其中的铁素体呈粗大柱状晶粒，并与裂纹垂直。全脱碳层内侧的组织为板条马氏体加少量托氏体，这种组织是正常淬火组织。结论：在加工过程中未经锻造，因此属原材料带来的非淬火裂纹。
焊工理论知识试卷 一、判断题(第1题～第200题。将判断结果填入括号中。正确的填“√”，错误的填“×”。每题 0.5分，满分20分。) 1．()坚持文明生产，创造一个舒适的生活环境，是焊工职业守则内容之一。 2．()常见的剖视图有全剖视图、半剖视图和局部剖视图。 3．()一张完整的装配图应有一组视图，全部零件的尺寸，技术要求，标题栏、明细表、零件序号等。 4．()将亚共析钢加热到A 1以上30℃～70℃，在此温度下保持一定时间，然后快速冷却，该热处理工艺方法称为淬火。 5．()将钢加热到A 1或Acm以上50℃～70℃，保温后，在静止的空气中冷却的热处理工艺叫回火。 6．()材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 7．()根据GB/T1591—94规定，合金结构钢牌号由代表屈服点的字母“Q”，屈服点数值，质量等级符号三部分按顺序排列。 8．()电流的单位是xx。 9．()电阻的单位是欧姆（Ω），还有KΩ、MΩ。 10．()在电路中有两个以上的电阻一个接一个的依次连接，且流过这些电阻的电流相同，这就是电阻并联。 11．()交流电流表为扩大量程则应配用分流器。
12．()Cr是铬的元素符号，Ni是镍的元素符号。 13．()焊接局部通风主要为局部排风，即从焊接工作点附近捕集烟气，经净化后再排出室外。 14．()使用行灯照明时，按规定其电压不应超过18伏。 15．()板件对接组装时，应按规范和焊工技艺确定组对间隙，且终焊端和始焊端间隙大小一致。 16．()管件对接的定位焊缝长度一般为25～30mm，厚度一般为4～5mm。 17．()氩弧焊机供气系统由气瓶、预热器、干燥器、减压器、流量计、电磁气阀组成。 18．()一些化学性质活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用钨极氩弧焊则可容易地获得高质量的焊缝。 19．()低碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、钛及其合金的钨极氩弧焊应采用直流正接。 20．()CO 2焊时必须使用直流电源，而且采用直流正接。 21．()缝焊主要用于要求气密的薄壁容器，壁厚一般不超过4mm。 22．()电阻焊与其他焊接方法相比的优点，主要有焊接变形小、易于获得质量较好的焊接接头、焊接速度快生产率高、可节省焊接材料成本低等。 23．()合金钢特别是高温合金电阻焊时，电极材料的主要性能要求是热强度稳定性；轻金属及合金电阻焊时，电极材料的主要性能要求是导电性，导热性。 24．()点焊工艺参数不包括焊件厚度，也不包括点焊顺序。 25．()等离子弧要求电源具有水平的外特性。
回火热处理优缺点及常见问题解决方法 100℃热水回火之优点 低温回火常使用180℃至200℃左右来回火，使用油煮回火。其实若使用100℃的热水来进行回火，会有许多优点，包括：（1）100℃的回火可以减少磨裂的发生；（2）100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；（3）100℃的热水回火可降低急速加热所產生裂痕的机会；（4）进行深冷处理时，降低工件发生深冷裂痕的机率，对残留沃斯田体有缓衝作用，增加材料强韧性；（5）工件表面不会產生油焦，表面硬度稍低，适合磨床研磨加工，亦不会產生油煮过热乾烧之现象。二次硬化之高温回火处理 对於工具钢而言，残留应力与残留沃斯田体均对钢材有著不良的影响，浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。高温回火处理会有二次硬化现象，以SKD11而言，530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低，但耐热性佳，不会產生时效变形，且能改善钢材耐热性，更可防止放电加工之加工变形，益处甚多。 在300℃左右进行回火处理，為何会產生脆化现象？ 部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时，会因残留沃斯田体的分解，而在结晶粒边界上析出碳化物，导致回火脆性。二次硬化工具钢当加热至500℃~600℃之间时才会引起分解，在300℃并不会引起残留沃斯田体的分解，故无300℃脆化的现象產生。 回火產生之回火裂痕 以淬火之钢铁材料经回火处理时，因急冷、急热或组织变化之故而產生之裂痕，称之為回火裂痕。常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会產生。此类钢材在第一次淬火时產生第一次麻田散体变态，回火时因淬火產生第二次麻田散体变态（残留沃斯田体变态成麻田散体），而產生裂痕。因此要防止回火裂痕，最好是自回火温度作徐徐冷却，同时淬火再回火的作业中，亦应避免提
热裂纹防止措施： (1)尽量使焊缝金属呈双相组织，铁素体的含量控制在3—5％以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。 (2)尽量选用碱性药皮的优质焊条，以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。 根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450—850％敏化温度区时在晶界上析出碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。 防止措施： (1)采用低碳或超低碳的焊材，如A002等；采用含钛、铌等稳定化元素的焊条，如A137、A132等。 (2)南焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素，使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4—12％)。 (3)减少焊接熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。 (4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。 科技名词定义 中文名称：晶间腐蚀 英文名称：intergranular corrosion 其他名称：晶界腐蚀 定义1：沿着或紧挨着晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：船舶工程（一级学科）；船舶腐蚀与防护（二级学科） 定义2：因金属中晶界组分在介质中的溶解速率远高于晶粒本体的溶解速率而产生的局部腐蚀。是使金属强度、塑性和韧性大大降低的危害性很大的腐蚀类型。 所属学科：电力（一级学科）；核电（二级学科） 定义3：沿着或紧挨着金属晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：机械工程（一级学科）；腐蚀与保护（二级学科）；腐蚀类型（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。 目录 基本概念 不锈钢的晶间腐蚀 不锈钢的敏化 预防措施 发生晶间腐蚀的电化学条件 相关标准
常见淬火裂纹有以下10种类型 模具钢热处理中，淬火是常见工序。然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。分析裂纹产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下10种类型。 1纵向裂纹裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加工热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分析淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。 2横向裂纹 裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。 预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间，锻造之间双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小、匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms-Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时，则易淬裂，为负时，则不易淬裂。充分利用热应力，降低相变应力，控制应力总和为负，能有效避免横向淬火裂纹发生。CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂，同时可减少和避免淬火模具畸变，还可控制硬化层合理分布。调正CL-1淬火剂不同浓度配比，可得到不同冷却速度，获得所需硬化层分布，满足不同模具钢需求。 3弧状裂纹 常发生在模具棱角、凸台、刀纹、尖角、直角、缺口、孔穴、凹模接线飞边等形状突变处。这是因为，淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。另外，(1)钢中含碳(C)
在热处理生产实践中，会产生各种各样的缺陷，如开裂、变形严重、硬度不合格及性能不合格等等。不同的缺陷，产生的原因一样，对应的防止对策也不一样，本文从最常见的缺陷——硬度不合格这方面简分析产生的原因和防止办法。 硬度不合格分为两种情况：硬度过高和硬度过低。 一、硬度过高： 1.混料：比如碳钢里混入合金钢，此时硬度要超过我们预期值。可根据实际检测的硬度与回火参数，重新回火。 2.材料改代：用合金钢改代碳钢，但材料改代信息未正确传递到热处理工序。与相关部门联系，落实实际材料后，重新回火。 上述两种情况实属管理上的问题，热处理工序是无法解决的。 3.回火温度或时间不足： ⑴设备存在隐性问题，实际炉温偏低。重新校正控温系统。 ⑵回火时间不充分或回火温度偏低，致使部份工件硬度偏。产生的原因是：在生产中拼炉生产时，回火工艺参数不精准，部分或全部工件回火时间偏短而导致硬度偏高。此时要精确计算各工件的回火时间和温度，选取一个合适的温度与保温时间进行回火，确保每种工件的硬度都达到要求。 二、硬度过低： 这是生产中最易出现的质量问题，也是不容易找出产生问题的原因，对生产的危害性较大（浪费能源、影响生产进度），也最让人头疼。 1.材料问题，其产生的原因与防止对策同前面。若检测硬度不超过140HB，此类材料可以直接扔掉，连火花判别都不需要。 2.热处理.热处理工序淬火问题： 工件要保证回火后硬度达到要求，先决条件是淬火要达到规定要求，至少要比最终要求的硬度上限高50HB，才可能通过回火而合格。而这是我们在生产中最容易出问题，也是最容易被忽略的问题。经常有人回答我：“一直都这样淬火的，不知道今天为什么不合格？”淬火工序容易出的问题有如下： ⑴加热温度不足。 比较多见的是一种侥幸心理，认为温度差不多，也许可以淬火。认为平常淬火时工件颜色也偏低，也淬起火了的。殊不知，忘记了未完全奥氏体化与淬火过程中奥氏体的预冷是两回事。加热不足的时候，在奥氏体中存在未溶铁素体，是要降低淬火硬度的；而在淬火过程中预冷时温度也只有不到800℃，但此时过冷奥氏体是不会析出铁素体的。这是对奥氏体的认识不足造成的。 ⑵冷却上存在的问题。 冷却上存在的问题只有一个，冷却速度不足。但产生冷却速度不足的原因却是较多的： 预冷过度：为防止工件淬裂，在冷却时先适当预冷再淬火是非常有必要的。如掌握不好而低于Ar1时，发生先共析转变出现先共析铁素体，将降低工件硬度。同时，对于要求严格的工件，是不允许发生先共析转变的。此时按正常工艺回火硬度将低于规定值。在预冷时要注意观察工件温度，同时也要提高辨别温度的能力，避免工件预冷到Ar1以下。 在冷却介质中冷却能力不足：以淬水为例，一是当水温较高时（如超过30℃，是生产中最容易被忽视的情况），将严重降低珠光体转变区域的冷却速度，此时任你怎样将工件冷却，想淬硬已属非分之想（因为已经部分发生了非马氏体转变）。二是装炉较密集的工件，如在介质中移动能力不足，蒸汽无法破膜，将导致局部特别是中间的工件淬火硬度不足。需要随时关注冷却介质的温度，观察装炉情况，有针对性的采取预防措施。 上述两种情况，将导致工件的冷却速度以不同方式越过C曲线。淬火后将得到各种各样的混合组织，如：铁素体+马氏体、铁素体+珠光体+马氏体、托氏体+马氏体等等，这些组织通过回火后，检测硬度都会低于正常值。 ⑶淬火冷却时间较短。
各种焊接裂纹成因特点及防止措施，这条必须收藏了 焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。1.热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。（1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si骗高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。防治措施为：在冶金因素方面，适当调整焊逢金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。（2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成
物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。（3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。2.再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位，其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。防治再热裂纹从选材方面，可以选用细晶粒钢。在工艺方面，选用较小的线能量，选用较高的预热温度并配合以后热措施，选用低匹配的焊接材料，避免应力集中。3.冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区，但有些金属，如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下，钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下，配合以拉应力，便形成了冷裂纹。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分
模具钢热处理中，淬火是常见工序。然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。分析裂纹产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下10类型。 1、纵向裂纹 裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。 预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。 2横向裂纹 裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P．Sb，Bi，Pb，Sn，As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。 预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间，锻造采用双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力
《钢件的淬火开裂及防止方法》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称： Quenching crack of steel parts and preventive methods 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：材料类各专业 大纲编写（修订）时间：2017.12 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 （1）课程地位 《钢件的淬火开裂及防止方法》是金属材料工程、材料成形及控制工程专业的选修课，考查课。 （2）教学目标 《钢件的淬火开裂及防止方法》从材料的应用出发，根据材料科学的基础理论，掌握钢件的淬火过程中相变规律和内应力的成因和变化规律，了解导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，并熟悉生产中影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 （1）知识方面的基本要求 了解淬火开裂相关马氏体的晶体结构特点和切变特征，要求掌握导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，淬火宏观内应力的成因及变化规律，熟悉影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法等 （2）能力方面的基本要求 通过学习，使学生了解和初步掌握钢件的淬火开裂及防止方法，掌握基本理论及应用，培养学生对材料基础理论知识的应用能力。通过课堂讲授和试验观察，培养学生分析问题和解决问题的能力。 （三）教学大纲实施说明 1. 教学方法：钢件的淬火开裂及防止方法应用性和实践性强，所以教学以教材为基础，配合实验教学，通过讲授、作业、讨论、答疑来达到要求。 2．教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，并配合现场实验和课后分析，以确保课程在有限的学时内，全面、高质量地完成教学任务。 （四）对选修课的要求 学习本课程前,学生应学完材料科学基础、金属力学性能、金属工艺学、金属材料热处理原理及工艺等相关课程，对金属材料的理论和性能及应用有熟练的掌握，其中熟练掌握晶体结构基础知识是必须的。 （五）对习题、实验环节的要求 对习题的要求： 针对本课程知识和能力的基本要求，选择和设计思考题和论述题，作为学生的课后作业，训练和培养学生对所要求的钢件的淬火开裂及防止方法的掌握。 有实验室热处理淬火实验和金相分析。
淬火和回火 淬火是把钢加热到临界温度以上，（800℃）保温后快速冷却，使得钢的硬度、强度得以提高。 为什么这样能提高强度？这不是因为有了什么“缺陷”，而是因加热核心对电子控制能力加强，电子速率增加。突然降温，核心库仑力顿时减弱，高速率的电子从铁、碳核心的束缚中一涌然而出，容易形成铁、碳原子之间的价和运转，从而形成铁--碳结构元，这种结构元价和速率高。钢中的价和电子多，速率高，使得钢中价和力、电磁力增大，钢的硬度和强度也就增加。 为什么要加温到800℃左右呢？这是很有讲究的：温度低了铁的价和电子速率不高，不能形成铁碳结构元。温度过高铁价和电子数量减少。若加温到950?℃时，铁中结构元将减少一半，铁晶体转变成面心立方，此时降温淬火，物体内还要重建结构元，重整晶体结构(从面心立方向体心立方转变)使得工件变形大，而且重整过程中要消耗一些能量，因而价和电子速率也不会更高，钢的强度也不会更高。可见人们在实践中总结的淬火工艺是很有道理的。 回火就是把淬过火的钢加热保温，以消除内应力、降低脆性、稳定尺寸。为什么回火会有这么多好处？因为淬火时，价和电子是一涌而出的，虽然价和电子多，难免部分地带出现结构元拥挤、价和电子运转不均衡的现象，这些现象将使物质中内应力增大、脆性增加。加热温后使得核心加收一部分电子，调整部分地带的混乱，使之整齐有序，使得钢的脆性降低。 因淬火时物体内外降温速度不一致使得内外结构元数量以及内聚力梯度不匀，导致了较大的内应力。又因价和电子是在大温差情况下涌出的，使参入价和运转的电子超出且不稳定，如不回火，核心对部分电子还是要缓慢回收，回收时物体内重整结构元，这会使得材料变形，尺寸不稳。而回火能一次性的(?有的材料要回火几次)回收多出的不稳定的价和电子、重整结构元、消除内应力、减少材料的变形。 选自“中国材料网”
焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、结晶裂纹 1、产生机理 1）、产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上。 某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。 2）、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中，晶界是个薄弱地带，由金属结晶理论可知，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质多，并集富在晶界，并且熔点较低，这些低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓《液态薄膜》，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为例，分析研究一下，在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶裂纹的倾向最大。 如图3-77 ①液固阶段：熔池开始结晶时，液相多，固相少，液态金
属在晶粒间处于自由流动状态，有拉应力存在时，拉开后有液体随之补充，不易产生裂纹。（1区） ②固液阶段：固相多，晶粒之间相互接触，液相少，（低熔点共晶）在拉应力作用时产生微少缝隙，液态填充少，产生裂纹，这一区也称为“脆性温度区”即图3-77上a、b 之间的温度范围？ ③固相阶段：完全结晶完毕，成为整体固态金属，拉应力作用时，因无液态薄膜受力均匀，不易产生裂纹。 T b—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, T b小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属T b 大，产生裂纹的倾向也大。 3）产生结晶裂纹的条件？图3-78 如图3-78纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用T b表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相线一段温度。 在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示，是温度的函数，=，当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（P min）PΦ ) (T （出现液态薄膜时） 受拉伸应力所产生的变形用e表示，也是温度的函数？ ①如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线（1）变化，
热处理淬火裂纹产生的原因 及防止措施分析 摘要：在热处理生产实践时，常常会遇到一些零件和工具，特别是形状复杂时，淬火过程因处理不当以及一些其他因素，造成工件内部存在有强大的淬火应力，以致引起淬火裂纹。淬火裂纹直接导致零件的报废，产生的原因和条件及防止方法具有很摘要的现实意义。 关键词：淬火裂纹的实质产生原因和条件防止方法 一、淬火裂纹的实质 钢件在进行淬火是，在冷却的过程中同时产生了热应力和组织应力。由于温度的降低使零件内部产生了热应力，由于奥氏体向马氏体的转变使内部产生了组织应力，组织应力是钢件表面淬火时拉应力，钢件表面在拉应力的作用下，有开裂的危险。根据淬火裂纹断口形式和外观状态分析，淬火裂纹是在内应力作用下的脆性断裂。 二、淬火裂纹产生的原因和条件 1、钢的化学成分对淬火裂纹敏感性的影响 在一定的淬火介质中冷却时，钢的化学成分对热处理裂纹形成的影响，是由于它使钢件的内应力分布于应力集中的敏感性和钢的机械性能发生了改变的缘故。合金元素对内应力的影响，则主要是由于合金元素对钢的组织结构影响的结果。 在钢中含有的所有元素中，碳对钢机械性能的影响最大，随着含碳量的增加，钢件淬火后组织应力也有所增大，由于组织应力作
用的结果，使钢的表面具有危险的拉应力。因此，淬裂倾向将随着含碳量的增多而增大。 钢中其他常存因素，如硫、磷等夹杂物较多，呈条状、网状分布时，往往在正常淬火条件下形成裂纹。 合金元素能够在不同程度上使奥氏体的等温曲线的位置右移，即增大其淬透性，这样可以用缓慢的冷却介质进行淬火。从而残余应力较小，是钢的马氏体转变温度降低，则残余奥氏体数量增多，组织应力减小，有利于降低钢件的淬裂倾向。 2、原材料缺陷对淬火时形成裂纹的影响 钢件内部的发纹、皮下气泡、较严重的碳化物偏析以及非金属夹杂等在淬火过程中，有可能在这些缺陷处产生裂纹。 各种锻件加工时，不论是温度过高或过低都容易在锻轧过程出现细小裂纹。由于毛坯在锻轧后，表面上存在一些氧化皮，因此这些细小裂纹便不容易被发现。但钢件机械加工后一些淬火处理，将会使原来存留的的裂纹扩展开来，从而使其暴露于钢件的表面。 3、钢件的结构特点对形成裂纹的影响 钢件的淬火裂纹的形成倾向与钢件的尺寸和形状等设计结构特点有关。生产实践表明，具有截面急剧变化的工件或者有尖锐槽口的工件，在淬火冷却时这些部位会淬火时大的应力集中，都易于产生淬火裂纹。 4、淬火前的原始组织和应力状态对形成裂纹的影响 根据加热时的相变理论可以知道，钢的原始组织对加热时奥氏
焊接冷裂纹 1.前言 1.1焊接裂纹的简介 焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏所产生的缝隙。在焊接生产中由于钢种和结构的类型不同，可能出现各种裂纹，焊接裂纹产生的条件和原因各有不同。有些裂纹在焊后立即产生，有些在焊后延续一段时间才发生，有的在一定外界条件诱发下才产生；裂纹既出现在焊缝和热影响区表面，也产生在其内部。 焊接裂纹对焊接结构的危害有：①减少了焊接接头的工作截面，因而降低了焊接结构的承载能力②构成了严重的应力集中。裂纹是片状缺陷，其边缘构成了非常尖锐的切口应力集中，既降低结构的疲劳强度，又容易引发结构的脆性破坏。 ③造成泄漏。由于盛装或输送有毒且可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道，若有穿透性裂纹，必然发生泄漏。④表面裂纹能藏污纳垢，容易造成或加速结构的腐蚀。⑤留下隐患，使结构变得不可靠。由于延迟裂纹产生具有不定期性，微裂纹和内部裂纹易于漏检，这些都增加了焊接结构在使用中的潜在危险。 焊接裂纹是焊接结构最严重的工艺缺陷，直接影响产品质量，甚至引起突发事故，例如，焊接桥梁坍塌，大型海轮断裂，各种类型压力容器爆炸等恶性事故。随着现代钢铁、石油化工、船舶和电力等工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数方向发展，有的在低温、深冷或腐蚀介质下工作，都广泛采用各种低合金高强钢材料，而这些金属材料通常对裂纹十分敏感。因此，从焊接裂纹的微观形态、起源与扩展及影响因素等进行深入分析，对防止焊接裂纹和保证工程结构的质量稳定性是十分重要的。 1.2焊接裂纹分类 焊接裂纹按产生的机理可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等。 (1)热裂纹 焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也不同。
退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度。） 回火：高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用，在零件淬火处理后进行回火，主要目的是消除淬火应力，得到要求的组织，回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。 退火：退火过程中发生得是珠光体转变，退火的主要目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底. 什么叫回火？ -------------------------------------------------------------------------------- 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。 淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件，如机床主轴，汽车后桥半轴，强力齿轮等。 什么叫淬火？ -------------------------------------------------------------------------------- 淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上，保温后，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织，再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。其主要目的是： 1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？
11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？
热裂纹和冷裂纹产生的原因 一、热裂纹的特征 热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。 特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。 （2）热裂纹产生原因： ①晶间存在液态间层 焊缝：存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层 热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质 ②存在焊接拉应力 （3）热裂纹的防止措施： ①限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。 ②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。 ③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。 ④减少焊接拉应力 ⑤操作上填满弧坑
二、冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种 冷裂纹形态{ 焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展 焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展 焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展 a-焊道下裂纹；b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹 特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。 最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹------- 因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。（2）延迟裂纹的产生原因 ①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。 ②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹） ③存在较大的焊接拉应力 （3）防止延迟裂纹的措施 ①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 ②减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水） ③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度） ④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等 ⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
高合金钢淬火产生的裂纹的原因和解决方法 高合金钢是指在钢铁中有一种合金元素在10%以上时的合金钢。淬火是指将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。 高合金钢淬火时由于内应力超过材料的断裂强度，将导致工件产生淬火裂纹（尤其是在应力集中处）。而同时又由于高合金钢一般加热温度较高，而Ms点又较低，用普通方法有可能产生较严重的的裂纹。由于高合金钢的合金元素较大而随着合金元素的增加，若采用较大加热与冷却速度时，也会因加热与冷却的不均匀产生强大的内应力而淬裂。同时若合金钢的零件的设计不合理造成应力集中侧更加大淬裂倾向，原始组织中的严重带状和网装碳化物,晶粒粗大等在淬火时也会加大淬裂的倾向。同时如果合金里面含有氢也会对合金的淬裂纹有很大影响，一些有害杂质如磷，锑，铋，铅，锡等在淬火时容易产生应力集中从而形成纵向裂纹。 高合金钢的热处理是为了改善其力学性能，化学性能，物理性能，提高产品的使用寿命和提高效能。但是高合金钢一旦产生或形成裂纹，侧产品不得不报废，造成很大的经济损失，因此解决淬火裂纹的产生有很重要的经济意义。 工作应该从产品的设计开始，在设计时应正确选择材料，合理进行结构设计，提出恰当的热处理技术要求。零件设计完成后合理制定热处理工艺，并按照工艺流程正确热处理。其几个重要解决淬火裂纹的环节如下： 1 确定恰当的加热参数 在热处理中，加热不当是引起淬火开裂的主要因素。因此要正确选择加热介质，加热温度，加热速度和保温时间等加热参数。 2 选定合适的淬火方法 合适的淬火方法可以很好的解决淬火裂纹的产生，其中可分为： （1）预冷淬火 预冷淬火是淬火时零件先在空气,油，热浴中，预冷到略高Ar3的温度后，再迅速置于淬火介质中淬火。预冷淬火可以减少热应力，使工件变形和开裂倾向减少。 （2）多介质淬火 多介质淬火，根据选用的淬火介质的不同，以及操作方法的特点可分为双介质淬火，三介质淬火等。 （3）分级淬火 分级淬火是将工件从淬火温度，直接速冷到Ms点以上某一温度，经适当保温，使工件表面与心部的温度均匀后，再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体转变的淬火方法。 （4）马氏体等温淬火 零件奥氏体化后淬入低于Ms点以下50—到100°C的热浴中等温保持，以获得马氏体的淬火方法。 （5）薄壳淬火 薄壳淬火是指将低淬透性的钢制工件，整体加热后，用水，盐水等急速冷却，使其表面得到一定均匀的马氏体壳层。 （6）间断淬火法 将加热好的工件淬入水中，数秒后随即提出水面，在客气中稍等一定时间，再淬入水中，如此往复几次，最后放入水中冷至室温。 （7）浅冷淬火 有些工件在淬火时，自高温一直冷却到室温，侧因淬火应力较大，较易发生变形开裂。
焊后热处理的缺陷及预防 [摘要] 热处理工艺在热处理技术规程中已有了较为完善的说明，但有关实际操作中的资料较少，本文主要介绍了在电 力建设施工中由于热处理不正确出现的缺陷以及在实际操作中怎样避免这些缺陷。 [关键词] 热处理缺陷热处理实际操作热电偶固定 随着机组向越来越大容量的发展，合金钢大量应用，对焊接热处理的要求越来越高，越来越严格。焊件经不正确的焊后热处理，会产生各种缺陷，有些缺陷可以经过重新热处理予以纠正，但有些缺陷却无法补救而造成废品。常见的缺陷有以下几种： 1、过热 1)特征：焊件在退火状态下的断口上呈现特别粗大的晶粒，在淬火的断口上呈现粗大的马氏体针状结构 2)产生原因：在加热过程中，不严格控制加热工艺所致，如加热温度过高或在高温下的停留时间过长，一般在正火或 高温退火工艺中易出现。 3)危害性：粗化的结构，极易出现裂纹，即使不出现裂纹，也会使焊件的强度、塑性、韧性大大降低。 4)预防及纠正：为预防过热，加热温度必须严格控制，同时在高温的停留时间尽量缩短。对过热程度严重的焊件可重 复二次退火或正火来纠正。 2、过烧 1)特征：除断口呈现粗大晶粒外，在晶粒间的边界处有熔化或氧化现象，即在晶间集聚着低熔点的杂质或氧化物。 2)产生原因：加热温度过高（大于1300℃）或在高温下保温时间过长。 3)危害性：产生过烧后会使焊件的强度、塑性、韧性急剧降低。 4)预防：必须严格执行热处理规范，且不允许氧化性火焰直接与焊件接触。产生过烧后，焊件无法补救。 3、变形与裂纹 1)特征：焊件的变形与宏观裂纹一般用肉眼可见。 2)产生原因：一是由于焊件的内应力产生，内应力的产生是由于焊件的加热冷却时内外温度不均匀造成体积膨胀或收 缩不一致而引起的热应力。二是由于内部A向M转变时体积变化的不均匀性引起的结构应力，当应力超过焊件的屈服极限时 发生变形。当超过焊件的强度极限时发生裂纹。 3)危害性：造成返工，增加生产工序，提高了成本，有时还造成焊件的报废。 4)预防：采取措施降低内应力。 4、硬度升高