淬火开裂及防止方法

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1、；、／：／：／；＼：～读书园地一淬火开裂及防止方法刘宗昌(内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头014101)[编者按]淬火开裂是一种最常见也是后果最为严重的热处理缺陷，工件一旦开裂，必将造成不可挽回的损失。另外，造成工件淬火开裂的原因又是多方面的。裂纹是在热处理生产过程中产生的，但其原因不一定就是热处理本身的问题，还与原材料的冶金质量，选材的合理性，工件的结构及铸、锻、轧质量等种种因素有关。正因如此，在分析淬裂原因时，往往易陷入误区，只看表面现象，而没有涉及问题的本质，因而难以准确地找出开裂原因，以制定合

2、理的改进措施。本文是内蒙古科技大学刘宗昌教授撰写的专文，全面、系统地分析了导致钢件淬裂的原因，提出了防止淬裂的方法，相信对广大读者和热处理工作者将不无启示。本文篇幅较长，将分期在本刊“读书园地”栏目连载。中图分类号：TG156．35文献标识码：C文章编号：1008．1690(2010)03．0072．008QuenehingCrackinganditsPreventionLIUZong．chang(SchoolofMaterialandMetallurgy，InnerMongoliaUniversityofS

3、cienceandTechnology，Baotou014010，InnerMongolia)1影响钢件淬火开裂的因素1．1钢材冶金质量的影响缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀钢件淬火裂纹的形成原因包括内部因素和外部性，这时材料是不宜进行热处理的。而不少材料的条件。内部因素主要是由马氏体的成分、组织结构冶金缺陷均可能单独与宏观或微观的内应力发生作等决定的本质脆性；外部因素主要是各种工艺条件、用，促发淬火裂纹。这些冶金质量问题包括：粗视偏零件尺寸形状等引起的宏观内应力的大小、方向、分析、固溶体偏析、固溶氢

4、、锻轧缺陷、夹渣、铁索体珠布状态等。影响本质脆性的因素，诸如钢材的冶金光体带状组织及碳化物带状组织等。质量、钢中的含碳量及合金元素、马氏体的组织结1．1．1宏观偏析的影响构、马氏体显微裂纹、显微局部应力、原始组织状态钢在铸造凝固过程中产生的内应力可能导致开等。影响宏观内应力的因素较为复杂，诸如淬透性、裂。例如约0．3％C的碳钢，形成凝固裂纹的倾向淬透深度、脱碳、表面硬化、工件尺寸和形状、加工质较大，它是在6一Fe向^y—Fe相变过程中形成的。当量及粗糙度、热处理工艺、加热及冷却设备、淬火后裂纹形成后，向内部扩

5、展以致与液相接触时，富集着的回火与矫直及再加工等等。显然影响淬火裂纹的杂质元素的钢液填人裂纹中，这样裂纹就变成了偏因素十分复杂。在现场，一旦发生因淬火裂纹而导析线。在整个钢锭范围内发生的偏析，称区域偏析。致零件报废，往往是“打不清的官司”。只有认清各用于制造大型锻件的大钢锭中最易出现区域偏析。种因素作用的本质、途径、规律性，并对具体零件的用具有粗视偏析的坯料制成的零件，尤其是形状复淬裂现象进行具体分析、检测，才能搞清主要因素、杂的工件，其淬火开裂的倾向性较大。这是由于各次要因素，并从中确定防止淬裂的措施，提高

6、成品区域化学成分不同，M点不同，从而马氏体转变的率，控制废品率，增加经济效益。因此研究影响淬火不同时性较大，造成较大内应力，以致淬火开裂。开裂的因素及其作用规律具有重要的实际意义。1．1．2固溶体偏析的影响收稿日期：2009-02—26作者简介：刘宗昌(1940一)，男，河北玉田人，教授，从事金属固态相变和热处理技术研究，获省、部级科技进步奖10项，发表论文220余篇，出版学术专著和教材10部。联系电话：0472-2122655，E—mail：lzchang75@163．tom·72·《热处理》2010年第2

7、5卷第3期固溶体偏析是显微偏析，它可以由枝晶偏析造淬火不均匀应力可能使钢材沿流线方向产生裂纹。成。钢在结晶时，先结晶的枝干比较纯净，碳浓度较低，而迟结晶的枝间部分碳浓度较高。其他元素在枝干和枝间的偏析情况大体与碳相仿。这种偏析造成钢中的带状组织如图1所示。加热时，形成成分不同的奥氏体带，带状区域化学成分差别较大，因而M点不同，发生马氏体转变的时间先后不一，在显微局部区域出现很大的显微内应力，因而可能导致淬火裂纹。图2沿夹杂物扩展的淬火裂纹Fig．2Crackpropagatingalonginclution1

8、．2含碳量及合金元素的影响1．2．1含碳量的影响(1)含碳量对断裂强度的影响含碳量增加将降低马氏体的断裂强度。根据脆性固体理论断裂强度：=(式中，E为弹性模量；为表面能；d为原子面间距。图42cMo钢的带状组织从该式可见，值随E、、d值而变化。设不变，哺·B“d。dm。““42cM。。仅讨论E值、d值随含碳量增加而变化的情况。1·1·3钢中氢的影响固溶体中随溶质浓度提高，弹性模量E的变化钢件或钢锭若