鍛造裂紋與淬火裂紋的區(qū)別

1、鍛造裂紋與淬火裂紋的區(qū)別淬火裂紋是指在淬火過程中或在淬火后的室 溫放置過程中產(chǎn)生的裂紋。后者又叫 時(shí)效裂紋。造成淬火開裂的原因很多，在分析淬火裂紋時(shí)，應(yīng)根據(jù)裂紋特征加以 區(qū)分。一、淬火裂紋的特征在淬火過程中，當(dāng)淬火產(chǎn)生的巨大應(yīng)力大于材料本身的強(qiáng)度 并超過塑性變形 極限時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。淬火裂紋往往是在馬氏體轉(zhuǎn)變開始進(jìn)行后不久產(chǎn)生 的，裂紋的分布則沒有一定的規(guī)律，但一般容易在工件的尖角、截面突變處形成。在顯微鏡下觀察到的淬火開裂，可能是沿晶開裂，也可能是穿晶開裂；有的 呈放射狀，也有的呈單獨(dú)線條狀或呈網(wǎng)狀。因在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻過快而引起的淬火裂 紋，往往是穿晶分布，而且裂 紋較直，周圍沒有

2、分枝的小裂紋。因淬火加熱溫度過高而引起的淬火裂 紋，都是沿晶分布，裂紋尾端尖細(xì)，并 呈現(xiàn)過熱特征：結(jié)構(gòu)鋼中可觀察到粗針狀馬氏體；工具鋼中可觀察到共晶或角狀 碳化物。表面脫碳的高碳鋼工件，淬火后容易形成 網(wǎng)狀裂紋。這是因?yàn)椋砻婷撎紝?在淬火冷卻時(shí)的體積脹比未脫碳的心部小，表面材料受心部膨 脹的作用而被拉裂 呈網(wǎng)狀。二、非淬火裂紋的特征淬火后發(fā)生的裂紋，不一定都是淬火所造成的，可根據(jù)下面特征 來區(qū)分：淬火后發(fā)現(xiàn)的裂紋，如果裂紋兩側(cè)有氧化脫碳現(xiàn)象，則可以肯定裂紋在淬火 之前就已經(jīng)存在。淬火冷卻過程中，只有當(dāng)馬氏體轉(zhuǎn)變量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，裂紋 才有可能形成。與此相對(duì)應(yīng)的溫度，大約在250C以下。在這樣

3、的低溫下，即使 產(chǎn)生了裂 紋，裂紋兩側(cè) 也不會(huì)發(fā)生脫碳和出現(xiàn)明顯氧化。所以， 有氧化脫碳現(xiàn)象 的裂 紋是非淬火裂 紋。如果裂紋在淬火前已 經(jīng)存在，又不與表面相通， 這樣的內(nèi)部裂紋雖不會(huì)產(chǎn)生 氧化脫碳，但裂紋的線條顯得柔軟，尾端圓禿，也容易與淬火裂紋的線條剛健有 力，尾端尖 細(xì)的特征區(qū)別開來 。三、實(shí)例探 討一：軸，40Cr,經(jīng)鍛造、淬火后發(fā)現(xiàn)裂紋。裂紋兩側(cè)有氧化跡象，金相檢驗(yàn)， 裂紋兩側(cè)存在脫碳層，而且裂紋兩側(cè)的鐵素體呈較大的柱狀晶粒，其晶界與裂紋 大致垂直。結(jié)論：裂紋是在鍛造時(shí)形成的非淬火裂 紋。當(dāng)工件在鍛造過程中形成裂 紋時(shí)，淬火加熱即引起裂 紋兩側(cè)氧 化脫碳。隨著 脫碳過程的進(jìn)行，裂紋兩

4、側(cè) 的碳含量降低， 鐵素體晶粒開始生核。 當(dāng)沿裂紋兩側(cè) 生核的 鐵素體晶粒長(zhǎng)大到彼此接 觸后，便向離裂 紋兩側(cè)較遠(yuǎn) 的基體方向生 長(zhǎng)。由 于裂紋兩側(cè) 在脫碳過程中碳濃度的下降， 也是由裂 紋的開口部位向內(nèi)部發(fā)展，因 而為鐵素體晶粒的不 斷長(zhǎng)大提供了條件，故最終長(zhǎng)大為晶界與裂紋相垂直的柱 狀 晶體。二：半軸套座，40Cr，淬火后出現(xiàn)開裂。金相檢驗(yàn)，裂紋兩側(cè)有全脫碳層， 其中的 鐵素體呈粗大柱 狀晶粒，并與裂紋垂直。全脫碳層內(nèi)側(cè) 的組織為板條馬氏 體加少量托氏體， 這種組織是正常淬火 組織。結(jié)論：在加工過程中未經(jīng)鍛造，因此 屬原材料帶來的非淬火裂 紋三：齒輪銑刀，高速 鋼，淬火后在內(nèi)孔壁上出 現(xiàn)裂

5、紋。金相檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裂紋 附近的碳化物呈不均 勻的帶狀分布。結(jié)論：這是由于 組織不均勻所造成的淬火裂 紋。當(dāng)鋼的顯微組織中存在碳化物聚集 時(shí)，這些地方碳和合金元素的含量比 較 高，造成臨界溫度降低。因此，即使是在正常的 溫度下進(jìn)行淬火加 熱，對(duì)于碳化 物聚集處來講，加熱溫度已顯得過高了。其結(jié)果是這些地方出現(xiàn)過熱組織 ，降低 了鋼的強(qiáng)度，淬火冷卻 時(shí)，在應(yīng)力作用下 產(chǎn)生開裂。高速鋼的碳化物不均 勻性是這種鋼的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。為減少或預(yù)防這類 缺陷發(fā)生，冶金廠和使用 廠都在不 斷采取措施，如使用廠用改鍛工藝來均勻組織 。 當(dāng)碳化物不均 勻性的改善程度受到限制 時(shí)，可在保證硬度的前提下采用 較低淬火 加熱溫度來避免過熱組織產(chǎn) 生。四：W18Cr4V鋼制模具，高溫鹽浴中加熱后油冷，發(fā)現(xiàn)開裂。從裂紋特征上 看是冷卻 過快所致。 因工件截面 較大，冷卻時(shí)內(nèi)外溫差也大， 當(dāng)