热处理淬火裂纹产生的原因及防止措施分析

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1、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

2、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。7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

3、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。1、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

4、。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。2、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。3、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7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

5、，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

6、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

7、减少钢件淬火时的变形或开裂。1、加热因素对形成裂纹的影响7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。1、冷却因

8、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