淬火裂纹及预防措施
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滚动轴承零件常见的淬火裂纹分析与预防淬回火是使轴承零件提高硬度、强度,获得满意综合力学性能的关键工艺。
淬火裂纹是轴承零件在实际生产过程中最常见、最严重的缺陷种类之一。
影响淬火裂纹形成的因素众多,轴承零件淬火裂纹的宏观形态也各不相同。
掌握各种影响因素的作用,了解轴承零件淬火裂纹形貌规律,对防止淬火裂纹的发生、提高成品率具有重要意义。
医院成立监督小组,对门诊相关部门特别是重点科室的各个环节进行专项监督检查,对督查中发现问题及时纠正;对新发投诉,督促和帮助科室落实整改,跟踪投诉解决情况,并纳入考核。
一、轴承零件淬火裂纹产生的主要原因及应对措施1. 轴承零件引起淬火裂纹的主要原因轴承零件在淬火过程中由于所产生的内应力大于材料断裂强度而产生的脆性开裂,称为淬火裂纹。
内应力包含组织转变应力和淬火冷却热应力,是造成淬火裂纹的本质因素。
结合轴承零件生产实际,引起淬火裂纹的原因较复杂,归纳起来包括材料冶金缺陷(严重的非金属夹杂物、缩孔残余、发纹、严重的碳化物偏析等)、零件结构缺陷(零件壁厚差大、油沟和尖锐棱角等)、淬火前工序间缺陷(锻造过烧、冷冲成形应力过大、较深的车刀痕等)和淬火工艺不良(淬火温度过高、冷却不良、表面脱碳、淬火返修工艺不当)等。
2. 轴承零件淬火裂纹的形貌特点及分析方法轴承零件淬火裂纹形状很不规则,有的沿横向,有的沿纵向,有的在零件表面呈“S”形或“Y”形,还有的呈龟裂网状。
淬火裂纹的深浅也各不相同,但深度远大于磨削烧伤裂纹。
观察淬火裂纹断口可以发现断口面往往有油污、水渍及回火色存在,未污染的断口面则是干净的细瓷状。
用金相显微镜观察,裂纹呈撕裂状扩展,尾部尖细,一般沿晶界分布。
淬火裂纹与锻造裂纹和原材料裂纹主要区别是裂纹两侧无脱碳现象。
对于轴承零件的淬火裂纹,除上述共性外,还有各自本身特点,举例如下:(1)材料冶金缺陷沿轧制方向分布,因此,由于组织疏松和显微孔隙造成的淬火裂纹热酸洗后在套圈、滚子端面和钢球两级呈点状或短线状分布,发纹和严重的碳化物偏析多在零件表面沿轴向分布。
减少淬火开裂变形的措施嘿,朋友们!咱今天来聊聊怎么减少淬火开裂变形这档子事儿。
这可真是个让人头疼的问题啊,就好像是一个调皮的小精灵,时不时就出来捣乱一下。
你想想看啊,那好好的工件,经过淬火,本应该变得更坚韧更厉害,结果却出现了开裂变形,那不就白折腾啦!这多让人郁闷啊!那怎么对付这个小精灵呢?首先呢,咱得选好材料。
就好比建房子得用质量好的砖头一样,材料不好,后面再怎么努力也白搭呀。
要选那些质地均匀、杂质少的材料,这就像是挑水果,得挑个又大又甜没毛病的。
然后就是加热环节啦。
这可得把握好火候,不能太急也不能太慢。
太急了就像火上浇油,工件能受得了嘛!太慢了又起不到效果。
就跟做饭似的,火大了容易糊,火小了半天不熟。
淬火介质也很重要哦!就像人要生活在合适的环境里一样,工件也需要适合它的淬火介质。
不同的工件可能适合不同的介质,这可得仔细琢磨琢磨。
还有啊,冷却速度也得控制好。
太快了,工件可能就受不了啦,“咔嚓”就裂了;太慢了呢,又达不到效果。
这就跟跑步一样,跑太快容易累垮,跑太慢又达不到锻炼的目的。
在操作过程中,咱得细心细心再细心。
不能大大咧咧的,要像照顾宝贝一样对待这些工件。
稍微一个不小心,可能就前功尽弃啦!咱还可以采取一些辅助措施呢,比如预先热处理呀,这就像是给工件先打个预防针,让它更能抵抗后面的“折腾”。
总之呢,要想减少淬火开裂变形,就得方方面面都考虑到,每个环节都不能马虎。
这可不是一件容易的事儿,但只要咱用心去做,肯定能把这个小精灵给收服喽!让我们的工件都能顺顺利利地完成淬火,变得更加强大!这就是我想说的,大家可得记住啦!。
模具钢淬火十种裂纹分析与措施模具钢是工业生产中常用的材料,其强度高、硬度好、抗磨损性能好等特点成为了制品的优选材料。
但是在生产过程中,模具钢经过淬火处理后,往往会出现各种裂纹,严重影响模具的使用寿命和加工效率。
为此,我们需要对模具钢淬火中常出现的十种裂纹进行分析,并提出相应的措施。
一、火花裂纹火花裂纹是由于铸造钢中的气孔和夹杂物在高温状态下合并膨胀,导致金属内部产生裂纹。
为了避免该现象的产生,建议在制造加工过程中加强钢锭的冶炼质量控制,采用真空熔炼、热等静压和快速凝固技术去除气孔和夹杂物。
二、负荷裂纹负荷裂纹是由于模具钢在淬火时由于急剧的温度变化而引起的裂纹,也是淬火裂纹中最为常见的一种。
淬火时需要控制冷却速度,避免急剧温度变化,同时要控制模具钢的加热温度,确保温度均匀提高。
三、回火软化回火软化是因为模具钢在淬火后经过回火处理后硬度降低,从而引发裂纹的现象。
为避免回火软化,建议选择合适的回火温度和时间,避免过高或过低的回火温度。
四、管道裂纹管道裂纹是模具钢在淬火后由于气化过程中引起的内部膨胀而产生的裂纹。
为避免管道裂纹的发生,应采取合适的淬火工艺和控制冷却速度,避免过快的冷却。
五、表面裂纹表面裂纹是在制作模具钢的过程中表面出现的裂纹,通常是由于加工引起的。
为防止表面裂纹,可以采用加工时逐步减小切削深度和提高切削速度的方法。
六、轮廓裂纹轮廓裂纹是由于模具钢在淬火后因变形应力而产生的裂纹。
为避免轮廓裂纹的产生,应在淬火后对模具进行适当的回火处理。
七、疲劳裂纹疲劳裂纹是由于模具钢在长时间循环负载下出现的裂纹。
为预防疲劳裂纹的发生,应注重模具的设计及生产质量,确保模具的强度和硬度等性能符合要求。
八、柔韧性裂纹柔韧性裂纹是由于模具钢在淬火后由于变形所引起的裂纹。
为预防柔韧性裂纹,可以采用自然回火工艺或选择合适的预加工技术来减小模具的变形。
九、氢致裂纹氢致裂纹是由于模具钢在制造过程中受到外界湿度等因素的影响,产生了氢致脆弱的裂纹。
⾼速钢⼑具淬⽕裂纹的原因分析及预防措施总结⾼速钢属莱⽒体钢,含有⼤量合⾦元素,冶炼后形成⼤量⼀次共晶碳化物和⼆次碳化物(约占成分总量的18%~22%),这对⾼速钢⼑具的淬⽕质量及使⽤寿命有很⼤影响。
⾼速钢淬⽕温度接近熔点,淬⽕后组织中仍有25%~35%的残余奥⽒体,致使⾼速钢⼑具容易产⽣裂纹和腐蚀。
下⾯分析影响⾼速钢⼑具淬⽕裂纹和腐蚀的原因,并提出相应预防措施。
1 ⾼速钢原材料的冶⾦缺陷⾼速钢中所含⼤量碳化物硬⽽脆,为脆性相。
⼀次共晶碳化物呈粗⼤⾻骼状(或树枝状)分布于钢基体内。
钢锭经开坯压延和轧制后,合⾦碳化物虽有⼀定程度的破碎和细化,但碳化物偏析依然存在,并沿轧制⽅向呈带状、全⽹状、半⽹状或堆积状分布。
碳化物不均匀度随原材料直径或厚度的增加⽽增加。
共晶碳化物相当稳定,常规热处理很难消除,可导致应⼒集中⽽成为淬⽕裂纹源。
钢中硫、磷等杂质偏析或超标也是导致淬裂的重要原因。
⾼速钢的导热性和热塑性差、变形抗⼒⼤,热加⼯时易导致⾦属表层和内层形成微裂纹,最终在淬⽕时因裂纹扩展⽽导致材料报废。
⼤型钢锭在冶炼、轧制或锻造等热加⼯过程中形成的宏观冶⾦缺陷如疏松、缩孔、⽓泡、偏析、⽩点、树枝状结晶、粗晶、夹杂、内裂、发纹、⼤颗粒碳化物及⾮⾦属夹渣等均易导致淬⽕时应⼒集中,当应⼒⼤于材料强度极限时便会产⽣淬⽕裂纹。
预防措施为:①选⽤⼩钢锭开坯轧制各种规格的⼑具原材料;②选⽤⼆次精炼电渣重熔钢锭,它具有纯度⾼、杂质少、晶粒细、碳化物⼩、组织均匀、⽆宏观冶⾦缺陷等优点;③对不合格原材料进⾏改锻,击碎材料中的共晶碳化物,使共晶碳化物不均匀度≤3级;④采取⾼温分级淬⽕、再⾼温回⽕的预处理⼯艺,通过精确控温等措施,可有效避免⾼速钢原材料冶⾦缺陷引起的淬⽕裂纹。
2 ⾼速钢过热、过烧组织⾼速钢过热、过烧组织的特点为晶粒显著粗化,合⾦碳化物出现粘连、⾓状、拖尾状及沿晶界呈全⽹状、半⽹状或连续⽹状分布;钢组织内部局部熔化出现⿊⾊组织或共晶莱⽒体,形成过烧组织,显著降低晶间结合⼒和钢的强韧性。
淬火处理常见裂纹类型及预防措施汇报人:日期:•淬火处理概述•淬火处理常见裂纹类型•淬火处理裂纹的预防措施目录•淬火处理的质量控制•淬火处理技术的发展趋势01淬火处理概述0102淬火处理的目的和原理淬火处理的原理是将金属材料加热到一定温度后迅速冷却,通过快速冷却使金属内部结构发生改变,从而实现性能的提升。
淬火处理的目的是提高金属材料的强度、硬度、耐磨性和韧性等性能。
将金属材料加热到一定温度。
保温一定时间,使金属内部结构调整均匀。
迅速冷却,使金属内部结构发生改变。
回火处理,进一步稳定金属内部结构,提高性能。
01020304淬火处理的基本步骤02淬火处理常见裂纹类型应力裂纹是在淬火过程中,由于工件内部温度不均匀,导致局部区域产生拉应力而产生的裂纹。
定义淬火过程中,工件内部温度变化大,导致内应力集中,尤其是在工件形状复杂或截面尺寸变化剧烈时,更容易产生应力裂纹。
原因采用缓慢淬火工艺,减小工件内外温差,降低淬火应力;合理设计工件结构,避免截面尺寸变化剧烈。
预防措施原因淬火后,工件内部仍存在一定的残余应力,当这些应力超过材料的屈服强度时,就会产生延迟裂纹。
定义延迟裂纹是淬火后,在工件冷却过程中,由于工件内部存在淬火应力,随着时间的推移,应力逐渐释放而产生的裂纹。
预防措施优化淬火工艺,降低淬火应力;淬火后进行回火处理,进一步释放内应力;采用喷丸、碾压等表面强化处理工艺,提高工件表面强度和抗疲劳性能。
淬火裂纹是由于淬火过程中,工件内部或表面局部区域温度过高或过低,导致相变不均匀,产生裂纹或开裂现象。
定义淬火过程中,工件内部或表面局部温度过高或过低,导致相变不均匀,产生淬火裂纹;淬火介质选择不当或冷却条件不良,也会引起淬火裂纹。
原因合理选择淬火介质和冷却条件;采用预冷、分级淬火等工艺措施,减小温度变化梯度;优化淬火工艺参数,避免出现过热、过冷现象。
预防措施淬火裂纹03淬火处理裂纹的预防措施预冷处理在淬火前进行预冷处理,可以减少工件在淬火过程中的温度变化,从而降低热应力。
模具钢淬火中的裂纹分析及解决方案模具钢在淬火过程中容易发生裂纹问题,这会对模具的使用寿命和性能造成严重影响。
因此,进行裂纹分析并提出解决方案至关重要。
本文将围绕模具钢淬火中的裂纹问题展开讨论,包括裂纹的形成原因、常见的裂纹类型,以及相应的解决方案。
首先,淬火中裂纹的形成原因主要有以下几点:1.内应力积累:模具钢在冷却过程中会出现温度梯度,不同部位的冷却速度不一致,导致内应力积累,最终引发裂纹。
2.不均匀变形:由于模具钢的结构和尺寸复杂,淬火过程中容易产生不均匀变形,造成应力超过材料的弹性极限,从而使裂纹形成。
3.冷却速度过快:过快的冷却速度会导致模具钢表面和内部温度梯度过大,产生应力集中,从而引发裂纹。
常见的裂纹类型主要有:1.表面裂纹:表面裂纹是最常见的裂纹类型,通常由于冷却速度过快或应力集中引起。
这种裂纹通常分布在模具钢的最外层。
2.内部裂纹:内部裂纹是由于冷却速度不均匀或结构变形造成的。
这种裂纹通常分布在模具钢的内部。
针对上述裂纹问题,下面给出一些解决方案:1.控制冷却速度:合理控制冷却速度可以减少模具钢淬火过程中的热应力,降低裂纹的风险。
可以通过增加冷却介质的温度、减小冷却介质的流量或使用其他缓慢冷却方法来实现。
2.合理设计模具结构:模具的设计结构应该避免尖角和过于薄壁的部位,以减少应力集中导致的裂纹。
在可能的情况下,可以添加过渡圆角和半径,有助于减少裂纹的风险。
3.适当的预处理:通过适当的热处理工艺可以改善模具钢的力学性能和织构,减少应力集中和变形,降低裂纹的发生。
这包括应用回火、退火和正火等热处理方法。
4.使用有效的质量控制措施:在制造模具钢过程中,需要严格控制原材料的质量,以确保材料的均匀性和稳定性。
此外,必须严格控制加工中的工艺参数,以确保产品的质量。
总结起来,模具钢淬火中的裂纹问题对模具的使用寿命和性能都有很大的影响。
针对裂纹的形成原因和类型,我们可以通过控制冷却速度、合理设计模具结构、适当的预处理和使用有效的质量控制措施等方面来解决这一问题。
工件淬火冷却时,如其瞬时内应力超过该时钢材的断裂强度,则将发生淬火裂缝。
因此产生淬火裂缝的主要原因是淬火过程中所产生的淬火应力过大。
若工件内存在着非金属夹杂物,碳化物偏析或其他割离金属的粗大第二相,以及由于各种原因存在于工件中的微小裂缝,则这些地方,钢材强度减弱。
当淬火应力过大时,也将由此而引起淬火裂缝。
在实际的生产中,往往会根据淬火裂缝特征来判断其产生的原因,从而采取措施预防其发生。
1、纵向裂缝沿着工件轴线方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝,它往往在钢件完全淬透情况下发生。
从纵向裂纹方向看,恰好应力是在切向拉应力方向,而又常见于完全淬透情况下。
因此,纵向裂纹是因淬火时组织应力过大,使最大切向拉应力大于该时材料断裂抗力而发生。
纵向裂缝也可能是由于钢材沿轧制方向有严重带状夹杂物所致。
该带状夹杂物所在处,犹如既存裂缝,在淬火切向拉应力作用下,促进裂缝发展而成为宏观的纵向裂缝。
这时如果把钢材沿纵向截取试样,分析其夹杂物,常可发现有带状夹杂物存在。
纵向裂缝也可能由于淬火前既存裂缝在淬火时切向拉应力作用下扩展而成,这时如果垂直轴线方向截取金相试样观察附近情况,可以发现裂缝表面有氧化皮,裂缝两侧有脱碳现象。
2、横向裂缝和弧形裂缝横向裂缝常发生于大型轴类零件上,如轧辊、汽轮机转子或其他轴类零件。
其特征是垂直于轴向方向,由内往外断裂,往往在未淬透情况下形成,属于热应力所引起。
大锻件往往存在着气孔、夹杂物、锻造裂缝和白点等冶金缺陷,这些缺陷作为断裂的起点,在轴向拉应力作用下断裂。
3、表面裂缝这是一种分布在工件表面的深度较小的裂纹,裂纹分布方向与工件形状无关,但与裂纹深度有关。
当工件表面由于某种原因呈现拉应力状态,且表面材料的塑性又很小,在拉应力作用下不能发生塑性变形时就出现这种裂纹。
例如表面脱碳工件,淬火时表层的马氏体因含碳量低,其比体积比与其相邻的内层马氏体的小,因而脱碳的表面层呈现拉应力。
当拉应力值达到或超过钢的破断抗力时,则在脱碳层形成表面裂纹。
减少淬火变形和防止淬火开裂的措施(1)正确选择材料和合理设计工件形状对于形状复杂、截面尺寸相差悬殊的工件,最好选用淬透性较高的合金钢,使之能在缓冷的淬火介质中冷却,以减小内应力。
对形状复杂且精度要求较高的模具、量具等,可选用低变形钢(如CrWMn,Cr12MoY等)并采用分级或等温淬火。
在进行工件形状设计时,应尽量减少截面厚薄悬殊、避免薄边尖角;在零件厚薄交界处尽可能平滑过渡;尽量减少轴类的长度与直径的比;对较大型工件,宜采用分离镶拼结构以及尽量创造在热处理后仍能用机械加工修整变形的条件。
(2)正确地锻造和预备热处理钢材中往往存在一些冶金缺陷,如疏松、夹杂、发纹、偏析、带状组织等,它们极易使工件淬火时引起开裂和无规则变形,故必须对钢材进行锻造,以改善其组织。
锻造毛坯还应通过适当的预备热处理(如正火、退火、调质处理、球化处理等)来获得满意的组织,以适应机械加工和最终热处理的要求。
对于某些形状复杂、精度要求较高的工件,在粗加工与精加工之间或淬火之前,还要进行消除应力的退火。
(3)采用合适的热处理工艺应尽量做到加热均匀,以减小加热时的热应力;对大型锻模及高速钢或高合金钢工件,应采用预热。
选择合适的淬火加热温度,一般情况下应尽量选择淬火的下限温度。
但有时为了调整残余奥氏体量以达到控制变形量的目的,也可把淬火加热温度适当提高。
正确选择淬火介质和淬火方法。
在满足性能要求的前提下,应选用较缓和的淬火介质,或采用分级淬火、等温淬火等方法。
在M.点以下要缓慢冷却。
此外,从分级浴槽中取出空冷时,必须冷到40℃以下才允许去清洗,否则也易开裂。
淬火后必须及时回火,尤其是对形状复杂的高碳合金钢工件更应特别注意。
(4)热处理操作中采取合理措施,对热处理操作中的每一道辅助工序如堵孔、绑扎、吊挂、装炉以及工件浸人淬火介质的方式和运动方向等都应予以足够的重视,以保证工件获得尽可能均匀的加热和冷却;并避免在加热时因自重而引起的变形。
轴类高频淬火设备,是目前机械行业里经常使用的一种设备,广泛应用于多个领域,但是轴类零件在高频淬火中会出现淬火裂纹,给大家简单解答一下裂纹产生的原因及预防措施,希望能在以后的工作中帮到大家。
轴类高频淬火设备出现淬火裂纹的原因:1、工件的形状尺寸不均匀,结构设计不合理或形状复杂,尺寸突变或淬火部位加工粗糙,或有凹槽、孔、尖角、键槽、棱边等结构因素,温度偏高或局部过热,尤其是尖角和小孔等位置,淬火后热应力和组织应力大,造成淬火裂纹的产生。
2、加热温度不均匀,或者工件的回火不及时,当重新淬火时,未进行退火处理而直接淬火;淬火介质选择不当,冷却速度过大。
3、由于加热温度过快或过高,冷却过快或操作不规范,介质选择不当,冷却器设计不良,冷却不均匀等。
4、冷却介质的成分含量、温度及压力等选择出现问题;淬火前机械加工应力很大,没有进行预先热处理,加工粗糙,存在严重的刀痕等。
5、原材料内部存在质量缺陷(组织不均匀,成分偏析、大块的非金属夹杂物、内部裂纹、严重的网状或带状碳化物等),材料淬硬性能过高,钢的含碳量高于上限的要求。
针对轴类高频淬火设备产生淬火裂纹的上述原因,应采取以下预防措施:1、改进工件的结构形式,淬火前各部位不允许有毛刺、严重的划痕,对孔用铜塞堵住,调整温度或缓慢加热,避免上述不良设计的发生。
2、合理选择加热规范,加强原材料的检验,严格控制钢材的成分,从而进行锻造或进行球化退火处理。
3、感应淬火前进行去应力退火处理,消除刀痕等应力集中部位;高频淬火后及时回火,可采用炉内或自回火方式,正火或退火后再进行高频淬火。
4、控制冷却介质的各项技术要求符合工艺的规定,必要时进行工艺试验,改进感应器和冷却系统的设计,使喷水孔布置合理,选择合适的冷却介质,降低喷水压力。
淬火裂纹1、淬火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内,便会造成工件的淬火过热。
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。
这种马氏体微裂纹是淬火裂纹激发源,并发展成为淬火裂纹。
过热是钢是性能变坏,强度与塑性大大降低。
预防防止零件因淬火过热而产生裂纹的主要措施是:1工艺员要制定正确合理的加热温度和方法。
2、对测温仪表和控温仪表要定期检查和维修,保证仪表始终在运转正常的条件下使用。
3、淬火工要随时观察炉温情况,发现炉温有异常变化时,及时找工艺员或仪表员等有关人员解决,必要时立即停产,重新测温。
4设备要保证工艺要求。
2、零件的形状与淬火裂纹热处理的形状与淬火裂纹有密切关系,而零件的形状与设计有关。
那些形状复杂,截面变化大,厚薄相关悬殊、带有尖角沟槽,淬火冷却时会产生极为复杂的内应力,非常容易引起淬火裂纹。
防止或减少此类零件淬火裂纹的措施:1、改善零件不良形状,如在其壁厚处开工艺口;在其壁薄处加加强筋;将厚薄悬殊部位做成一定斜度;在满足零件性能的前提下,将壁厚部分和壁薄部分做成组合件。
2、直径比较大的零件最好做成空心3、尖角改成圆角,那怕有1mm的圆角或倒角也好4、孔的入口和出口出往往容易发生淬火裂纹,在出入口处倒一下角,最好用粘土或石棉泥将孔堵上,使其不产生缺口效应。
5、对结构复杂,截面厚薄相差较大的工件,可选用淬透性大的钢材,以便在冷却时能选用分级淬火等缓慢的冷却方式,这样既能满足硬度要求又能防止产生淬火裂纹6、在淬火操作上注意不要冷透,最好冷到50~60度左右(用手可用触摸的程度),不经清洗在盐浴炉中立即回火,使淬火应力得到及时消除,对防止淬火裂纹起到很好的作用。
模具钢淬火十种裂纹分析与措施模具钢热处理中,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。
淬火裂纹及预防措施淬火裂纹及预防措施模具钢热处理中,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。
45钢淬火开裂解决方案
45 钢是一种常用的碳钢,常用于制造各种机械零件和工业部件。
然而,45 钢在淬火时容易开裂,这给用户带来了很大的困扰。
以下是一些 45 钢淬火开裂的解决方案:
1. 改进淬火工艺:改进 45 钢淬火工艺,包括调整淬火温度、保温时间、冷却介质等因素,以减少开裂的可能性。
2. 改进热处理设备:使用先进的热处理设备,如高频热处理炉、真空热处理炉等,可以更好地控制热处理过程,减少开裂的可能性。
3. 加强淬火后的冷却:在 45 钢淬火后,加强冷却,可以使工件更快地冷却到室温,减少开裂的可能性。
4. 使用抗裂添加剂:使用抗裂添加剂,可以在 45 钢淬火时减少开裂的可能性。
5. 改变材料化学成分:通过调整 45 钢的化学成分,可以降低其淬火敏感性,减少开裂的可能性。
总之,45 钢淬火开裂的解决方案需要结合具体情况进行综合考虑,根据不同的情况采取不同的措施。
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)量和合金元素含量愈高,钢Ms点愈低,Ms点降低2℃,则淬裂倾向增加1.2倍,Ms点降低8℃,淬裂倾向则增加8倍;(2)钢中不同组织转变和相同组织转变不同时性,由于不同组织比容差,造成巨大组织应力,导致组织交界处形成弧状裂纹;(3)淬火后未及时回火,或回火不充分,钢中残余奥氏体未充分转变,保留在使用状态中,促进应力重新分布,或模具服役时残余奥氏体发生马氏体相变产生新的内应力,当综合应力大于该钢强度极限时便形成弧状裂纹;(4)具有第二类回火脆性钢,淬火后高温回火缓冷,导致钢中P,s等有害杂质化合物沿晶界析出,大大降低晶界结合力和强韧性,增加脆性,服役时在外力作用下形成弧状裂纹。
预防措施:(1)改进设计,尽量使形状对称,减少形状突变,增加工艺孔与加强筋,或采用组合装配;(2)圆角代直角及尖角锐边,贯穿孔代盲孔,提高加工精度和表面光洁度,减少应力集中源,对于无法避免直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高,可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞,人为造成冷却屏障,使之缓慢冷却淬火,避免应力集中,防止淬火时弧状裂纹形成;(3)淬火钢应及时回火,消除部分淬火内应力,防止淬火应力扩展;(4)较长时间回火,提高模具抗断裂韧性值;(5)充分回火,得到稳定组织性能;(6)多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力;(7)合理回火,提高钢件疲劳抗力和综合机械力学性能;(8)对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷),可消除二类回火脆性,防止和避免淬火时弧状裂纹形成。
模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。
因模具表层组织和心部组织比容不同,淬火时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹,常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中,因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行,产生大的相变应力,导致化学处理渗层从基体组织中剥离。
如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。
化学渗层淬火后不宜快速回火,尤其是300~C以下低温回火快速加热,会促使表层形成拉应力,而钢基体心部及过渡层形成压缩应力,当拉应力大于压缩应力时,导致化学渗层被拉裂剥离。
预防措施:(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低,增强渗层与基体结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀;(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹产生,确保产品质量。
5网状裂纹裂纹深度较浅,一般深约0.01-1.5mm,呈辐射状,别名龟裂。
原因主要有:(1)原材料有较深脱碳层,冷切削加工未去除,或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳;(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同,比容不同,钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力,因此,表层金属往往沿晶界被拉裂成网状;(3)原材料是粗晶粒钢,原始组织粗大,存在大块状铁素体,常规淬火无法消除,保留在淬火组织中,或控温不准,仪表失灵,发生组织过热,甚至过烧,晶粒粗化,失去晶界结合力,模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出,晶界强度大大降低,韧性差,脆性大,在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。
预防措施:(1)严格原材料化学成分.金相组织和探伤检查,不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料;(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢,投产前复查原材料脱碳层深度,冷切削加工余量必须大于脱碳层深度;(3)制订先进合理热处理工艺,选用微机控温仪表,控制精度达到±1.5℃,定时现场校验仪表;(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施,有效防止和避免网状裂纹形成。
模具钢多为中,高碳合金钢,淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏体,保留在使用状态中成为残余奥氏体,影响使用性能。
若置于零度以下继续冷却,能促使残余奥氏体发生马氏体转变,因此,冷处理的实质是淬火继续。
室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加,当叠回应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。
预防措施:(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30—60min,可消除15%-25%淬火内应力并使残余奥氏体稳定化,再进行-60℃常规冷处理,或进行-120℃深冷处理,温度愈低,残余奥氏体转变成马氏体量愈多,但不可能全部转变完,实验表明,约有2%-5%残余奥氏体保留下来,按需要保留少量残余奥氏体可松驰应力,起缓冲作用,因残余奥氏体又软又韧,能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量,缓和相变应力;(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温,可消除40%-60%冷处理应力,升温至室温后应及时回火,冷处理应力进一步消除,避免冷处理裂纹形成,获得稳定组织性能,确保模具产品存放和使用中不发生畸变。
7磨削裂纹常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过程中,多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直,深约0.05—1.0mm。
(1)原材料预处理不当,未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳;(2)最终淬火加热温度过高,发生过热,晶粒粗大,生成较多残余奥氏体;(3)在磨削时发生应力诱发相变,使残余奥氏体转变为马氏体,组织应力大,加上因回火不充分,留有较多残余拉应力,与磨削组织应力叠加,或因磨削速度、进刀量大及冷却不当,导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度,随之磨削液冷却,造成磨削表层二次淬火,多种应力综合,超过该材料强度极限,便引起表层金属磨削裂纹。
预防措施:(1)对原材料进行改锻,多次双十字形变向镦拔锻造,经四镦四拔,使锻造纤维组织围绕型腔或轴线呈波浪形对称分布,并利用最后一火高温余热进行淬火,接着高温回火,能充分消除块状、网状、带状和链状碳化物,使碳化物细化至2-3级;(2)制订先进的热处理工艺,控制最终淬火残余奥氏体含量不超标;(3)淬火后及时进行回火、消除淬火应力;(4)适当降低磨削速度、磨削量,磨削冷却速度,能有效防止和避免磨削裂纹形成。
8线切割裂纹该裂纹出现在经过淬火、回火的模块在线切割加工过程中,此过程改变了金属表层、中间层和心部应力场分布状态,淬火残余内应力失去平衡变形,某一区域出现大的拉应力,此拉应力大干该模具材料强度极限时导致炸裂,裂纹是弧尾状刚劲变质层裂纹。
实验表明,线切割过程是局部高温放电和迅速冷却过程,使金属表层形成树枝状铸态组织凝固层,产生600-900MPa拉应力和厚约0.03mm 的高应力二次淬火白亮层。
裂纹产生原因:(1)原材料存在严重的碳化物偏析;(2)仪表失灵,淬火加热温度过高,晶粒粗大,降低材料强韧性,增加脆性;(3)淬火工件未及时回火和回火不充分,存在过大的残余内应力和线切割过程中形成的新内应力叠加导致线切割裂纹。
预防措施:(1)严格原材料入库前检查,确保原材料组织成分合格,对不合格原材料必须进行改锻,击碎碳化物,使化学成分、金相组织等达到技术条件后方可投产。
模块热处理前加工成品需留足一定磨量后淬火.回火、线切割;(2)入炉前校验仪表,选用微机控温,控温精度±1.5℃,真空炉、保护气氛炉加热,严防过热和氧化脱碳;(3)采用分级淬火、等温淬火和淬火后及时回火,多次回火,充分消除内应力,为线切割创造条件;(4)制订科学合理线切割工艺。
9疲劳断裂模具服役时在交变应力反复作用下形成的显微疲劳裂纹缓慢扩展,导致突然疲劳断裂。
(1)原材料存在发纹、自点、孔隙、疏松、非金属夹杂、碳化物严重偏析、带状组织、块状游离铁素体冶金组织缺陷,破坏了基体组织连续性,形成不均匀应力集中。
钢锭中112未排除,导致轧制时形成白点。
钢中存在Sb、Bi、Pb、Sn、As和S、P等有害杂质,钢中的P易引起冷脆,而s易引起热脆,S,P 有害杂质超标均易形成疲劳源;(2)化学渗层过厚、浓度过大、渗层过度、硬化层过浅、过渡区硬度低等都可导致材料疲劳强度急剧降低;(3)当模面加工粗糙、精度低、光洁度差,以及刀纹,刻字、划痕、碰伤、腐蚀麻面等也易引起应力集中导致疲劳断裂。