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常识

耐磨450钢板淬火裂纹影响因素

编辑:源达旺小编  文章来源:www.buxiugang18.com 人气: 发表时间:2019-11-25 13:35

  耐磨450钢板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。裂纹的分布没有一定的规律,但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。造成淬火开裂的根本原因是拉应力超过材料的断裂强度,或者虽未超过材料的断裂强度,但材料由于存在内部缺陷也会发生开裂。造成淬火开裂的具体原因很多,分析时应根据裂纹特征加以区分。

 

  2 淬火裂纹的成因:马氏体的本质脆性是淬火裂纹的内因,而马氏体的晶体结构、化学成分、冶金缺陷等是马氏体本质脆性的影响因素;各种工艺条件、零件尺寸形状等引起的宏观内应力的大小、方向、分布状态等是淬火裂纹的外因。下面将从微观到宏观,从内部到外部对钢件的淬火裂纹进行分析。

 

  2.1 马氏体本质脆性—钢件淬火裂纹的内因。

 

  众所周知,中高碳钢淬火后,其韧性低,脆性大,易产生显微裂纹和宏观开裂。这主要是由马氏体的本质脆性决定的。而马氏体的本质脆性又决定于材料的冶金质量、含碳量和合金元素、原始组织状态、马氏体的组织结构、显微应力及显微裂纹等。

 
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  2.1.1 材料冶金质量

  缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀性,这时材料是不宜进行热处理的。而不少材料的冶金缺陷均可能单独与宏观或微观的内应力发生作用,促发淬火裂纹。这些冶金质量问题包括:宏观偏析、固溶体偏析、固溶氢、锻轧缺陷、夹渣、铁素体珠光体带状组织及碳化物带状组织等。

 

  2.1.2 材料含碳量和合金元素

 

  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:,其中E、d值与含碳量相关,含碳量提高,马氏体中铁原子间结合力降低,弹形模量也降低,钢的断裂强度也随之降低。碳量增加,d值增加,使断裂强度降低。

 

  而合金元素对淬火裂纹的影响不一,例如Mn、Cr、V、Mo等元素与C一样,随其含量的增加而淬裂倾向变大。然而,B元素较为特殊,B能有效地提高淬透性。稀土元素对淬裂的影响研究甚少,说法不一。适量的稀土元素可减少位错移动所需要的摩擦力,因而有降低脆性破断倾向的作用。稀土元素富集于晶界,可净化和强化晶界,使P等杂质难以再偏集于晶界,可能起到减轻沿晶断裂的作用。

 

  2.1.3 原始组织状态

 

  除了耐磨450钢板中的化学成分以外,淬火前的原始组织结构对洋裂的影响也很大。例如,片状珠光体;马氏体和贝氏体等非平衡组织;不均匀、网状碳化物;非金属夹杂物;锻造过热组织及流线等均可能导致或促发淬火开裂。

 

  2.1.4 马氏体中的显微裂纹

 

  马氏体形成时容易产生显微裂纹,这是指在中高碳钢中,而低碳钢的马氏体组织中难以形成显微裂纹。这是因为低碳马氏体为平行的板条,相互碰撞的机会少,且本身的塑性高,可以通过变形而使应力松弛,不易产生显微裂纹。而高碳马氏体内由于马氏体片相互碰撞,片状马氏体又不能作相应的形变来消除应力,造成碰遇处得应力场,当应力足够大时就形成显微裂纹。这种先天的缺陷使高碳马氏体进一步增加了脆性,在其它应力的作用下,显微裂纹可能发展为宏观开裂。

 

  2.2 淬火宏观内应力—钢件淬火裂纹的外因

 

  2.2.1 零件尺寸和形状

 

  对普通钢而言,过细或过粗的工件一般不会淬裂,大和久重雄认为,水中淬火时,临界直径正是淬裂的危险尺寸。临界直径是工件在一定的淬火介质中冷却时,心部恰好能够得到50%马氏体那样大小的直径。

 

  淬火开裂与工件的形状有密切的关系,钢件形状影响淬火应力的大小和分布。工件上的缺口、尖角、沟槽、孔穴及断面急剧变化的部位都是淬火内应力集中处,是断裂的危险部位。

 

  2.2.2 加热不当

 

  工件在热处理时的加热温度、保温时间和加热设备(炉内气氛)等均能成为淬火裂纹的诱因。

 

  淬火加热温度愈高,淬裂倾向愈大。淬火温度升高,加热保温时间延长,使奥氏体晶粒长大,则淬火马氏体粗化、脆化,断裂强度降低,这是淬裂倾向增大的根本原因。不容易发生淬裂的加热炉是真空炉,其次按电炉、盐浴炉、火焰炉的顺序排列易于产生淬火裂纹。重油炉、燃煤炉等火焰炉是最容易发生淬裂的炉型。

耐磨450钢板淬火裂纹影响因素

  2.2.3 淬火冷却的影响

 

  在淬火冷却时,在两个温度范围内必须注意控制冷却速度。其中一个区域是为了完全淬火硬化而需要快冷的临界区域,为了使零件淬硬,在临界区应当急冷。另一个区域是容易产生淬火裂纹的低温区,在MS点温度以下,在这个温度区间发生奥氏体向马氏体的转变,体积膨胀,产生第二类畸变、第二类应力及宏观热处理应力,可能导致淬火裂纹,因此称危险区。在危险区应当尽量慢冷,以缓和淬火内应力。

 

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