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熱處理的斷裂及預防(二)

來源:新鄉市天馬工業爐有限公司 發布時間:2020-01-09 15:57 瀏覽次數:次

5  邊廓裂紋

 

 

⑴邊廓裂紋的形成條件 

①只能產生在尖棱角或外輪廓的附近; 

②快速淬火冷卻條件下; 上述兩項決定了裂紋形成處的組織應力值極大(組織轉變快,截面溫差小)。并且裂紋形成于淬火初期,此后隨著冷卻時間的延長,裂紋迅速擴展。在制定熱處理工藝時必須要了解邊廓裂紋的這個特點。

 

 ⑵邊廓裂紋的宏觀特征 

在輪廓或邊棱的附近,并與之基本平行的單條或多條毛細裂紋;外寬內尖與零件外表面基本垂直且裂紋較淺。 

 

⑶加熱溫度及應力集中因素的影響 

①邊廓裂紋在較低的淬火溫度下***能產生,正常淬火溫度已發育長大,過熱條件下嚴重擴展。

②一般應力集中因素不產生影響,但表面機加工刀痕例外。在具有圓形輪廓的淬火零件上,邊棱附近產生的邊廓裂紋,幾乎都是沿著圓形的機加工刀痕形成和擴展的。這是因為邊棱附近的加工刀痕,恰好處在這類裂紋賴以形成的表面局部合成拉應力場的作用范圍內。 

 

⑷邊廓裂紋的預防措施 

①選用較緩和的淬火冷卻介質; 

②淬火冷卻介質的溫度不可低于15℃,當低于5℃裂紋已不可避免; 

③加強人員培訓和加強熱處理生產的技術管理。

 

6  脫裂 

 

在某些回轉體零件(如車輪、齒輪等)和圓柱體零件(如軸、銷類)淬火時,有時在輪緣、齒圈和軸肩等部位乃至全部脫(崩)落的淬裂現象,***是脫裂。

 

⑴脫裂的形成規律 

 

①脫裂的產生的條件:     

 

熱處理條件:表面加熱淬火回轉體零件和圓柱體零件,也產生在普通淬火的該類零件上。大多數脫裂產生在水冷淬火工藝條件下,油冷很少見。 

 

金相條件:大量金相分析確定,在形成脫裂的區域附近,有馬氏體和屈氏體兩相組織存在是脫裂形成的必要且充分條件。     

 

表面淬火時,在馬氏體組織和原始組織區的珠光體型組織的分布,一般由相應的工藝條件決定。從工藝上采取措施(如端部留軟帶),***截面組織的差異,便***了脫裂賴以產生的組織條件。     

 

普通淬火時,通常由于局部幾何結構的緩冷效應決定。如軸肩截面過渡處便是可能產生緩冷效應幾何結構形式。由于不同原因(如水溫過高)造成淬火介質冷卻能力下降,導致軸類零件的端面、軸階端面和其它具有局部幾何結構緩冷效應的部位產生截面組織差異,進而形成脫裂。 

 

脫裂的形成和擴展都在全馬氏體組織區內進行的。生產中形成的大多數脫裂,都是在馬氏體無過熱特征的情況下產生的,個別情況下也有馬氏體十分粗大的現象。 

 

⑵脫裂的形成、擴展方式和宏觀形態  

①脫肩:軸輥類零件的脫肩過程,先在端面的肩處(或邊棱)附近啟裂,通常多處同時(同一圓周或相距較近的同心圓上),然后沿垂直表面的方向向截面內部擴展,也同時沿圓周方向擴展為圓周裂紋;繼而改向,沿圓弧面繼續在截面內部朝軸肩附近的軸外圓表面上擴展,***終在此處露出外圓表面而呈弧形裂紋。

 

②脫圈:齒輪的脫圈首先在齒圈與輻板截面過渡處的拐角上開裂,然后由此向截面內部(沿弧面)擴展,同時也沿拐角(常為尖角)作周向擴展,***終使齒圈脫落。 

 

⑶影響因素 

①冷卻速度:首先是局部冷速過快,于冷卻***快的部位上形成淬火裂紋;其次,脫裂的產生又是淬火件局部部位的高溫轉變區內冷卻顯著減緩,從而產生截面組織差異,并由此引起局部合成拉應力的作用結果。在熱處理生產實踐中,冷速局部減緩的原因,一是局部幾何結構自身的緩冷效應,二是熱處理操作失誤或是操作失誤與局部幾何結構作用的疊加。在產生截面組織差異的情況下,增加淬火介質于低溫區內的冷卻能力或淬火工件相關部位的冷卻烈度,將會顯著增加形成脫裂的危險性。 

 

②化學成分:鋼中含碳量的顯著提高或或些合金元素含量的增加,使鋼的淬透性顯著提高,將大大提高脫裂的敏感性。 

應力集中:對普通應力集中不敏感,但過深的機加工刀痕有明顯的誘裂作用。 

 

⑷脫裂的預防措施  

①端部留軟帶:在表面淬火的輥類、軸類零件的端部預留適當寬度的未淬硬軟帶,能***避免脫裂的產生。 

②正確選用淬火介質:表面淬火的截面組織差異是無法避免的,在確保淬硬的前提下,盡量選用緩和的冷卻介質。 

③局部強冷,但應謹慎。 

④***表面應力集中:避免截面的尖角過渡,并把表面的粗糙度加工到高于Ra12.5。 

⑤保證化學成分,防止含碳量或殘余合金元素含量超標。

 

 

7  脫裂原因  

⑴淬火加熱時感應圈與工件的相對移動速度過快,造成奧氏體相變不均勻,在淬火時,一小部分相對另一部分的基體含碳(合金元素)量不同,從而形成一部分為針狀馬氏體,另一部分為板條狀,甚至為索氏體,引起組織與熱應力的疊加形成。

 

(2)淬硬層不均勻,在某部分淬火形成***大切應力位于次表層,引起縱向裂紋。

 

(3)材料原始組織不合理,沒有進行正火***進行中頻調質。

 

(4)中頻調質回火時的感應圈移動(或工件)快,形成圈式硬度不均,即一部分回火正常,另一部分沒有很好的回火。

 

(5)材料的夾雜(S,Mn,硅酸鹽,塑性夾雜,非金屬夾雜等),有些在軋(鍛造)制過程中補軋(鍛)成長條狀,引起局部應力集中造成裂紋。

 

 

8  檢查裂紋的方法  

檢查零件有無裂紋,***簡單、***常用的方法是將零件噴砂后用肉眼直接觀察,或使用放大鏡觀察零件的表面即可。當用眼睛或放大鏡看不到裂紋時,還可用浸油探傷法檢查。即將零件浸入到煤油、汽油等油中,稍后取出零件用棉紗擦拭干凈,再涂以石灰粉或其他白粉,如有裂紋,則在白色部分有油滲出。有經驗的檢查人員還可以用敲擊的方法檢查出是否有裂紋,即用小錘等輕輕敲擊零件,如果發出清晰的金屬聲音,尾音比較長,即可掣。為沒有裂紋;反之,若發出重濁的聲名,***出現了裂紋。還可以采用磁力探傷法及熒光探傷法檢查零件是否有裂紋。

 

 

9  預防措施

(1)降低淬火加熱溫度,縮短保溫時間。

(2)提高冷卻介質的溫度,由0攝氏度上升到15攝氏度以上。 

(3)增加淬火介質濃度,添加水玻璃,調整到工藝規定值上限。


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