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大型零件淬火裂纹分析

时间:2018-12-12 13:55:45    来源:贤集网    浏览:850    

       1.大型零件淬火裂纹的形成

       (1)大型零件淬火残余应力为热应力型

       淬火介质的冷却能力越强、截面尺寸越大、加热温度越高,淬火残余应力越大。

       (2)应力作用方式与开裂原因冷却末期,外层金属已冷到低温,内部金属的温度必然高于外层。当其继续降温时,因伴随体积收缩受到外层金属的强力约束,而在中心部位产生三维拉应力,最大拉应力作用在截面的中心处。金属力学性能理论表明,金属在三维拉应力作用下,大大约束了塑性变形能力,使其转变为脆性状态,极易产生低应力脆性断裂;这就是具有珠光体组织的大件心部金属,在热应力型应力作用下形成裂纹的根本原因。

       (3)断口特征

       1)短圆柱型常为纵向裂开,当高度为直径的两倍左右时,有横断现象。多见于碳素工具钢,这些零件中心往往存在网状渗碳体,降低钢的强度并沿其扩展。

       2)轴类当轴向与切向最大拉应力超过零件中心处材料的强度时,首先在该处开裂。随后在淬火应力的作用下,裂纹分别沿纵向和横向由内向外扩展,直到在外表面露出裂纹。但是裂纹也可能终止于内部某处成为内裂。当残余应力足够大时,可能在淬火末期自行完全断开。然而更多时候是在露出零件表面裂纹的基础上,通过机加工等办法而显现。在长度远大于直径的时候,横断比纵裂更多见,而且同一零件上可能产生多处横断或纵裂。裂纹源通常位于截面中心处,当截面中心附近区域存在冶金缺陷时,裂纹源才可能偏离截面中心处。

       3)齿圈类一般为中碳铸钢制造,只能形成径向裂纹。裂源为横断面的几何中心处或铸造的热节点处,并由此通过齿圈中心的径向面,由里向外扩展,最终裂开。

       4)炸裂的内裂:

       炸裂是有伤害危险的开裂,应注意防范。炸裂发生在冷却末期以后。

       5)断口特征断裂面平齐,无明显塑性变形发生,呈典型的脆性断口。

       6)内部冶金缺陷的作用大件截面中心及其附近,是热应力型应力的最大拉应力存在和作用的位置,这里又是 许多冶金缺陷产生或存在的部位。这些缺陷是重要的促裂、诱裂因素,也是大件淬裂的天然裂源和直接原因。由于种种原因的制约与影响,目前我国大型铸锻件的综合冶金质量还很不理想,因而成为影响大件淬裂的最重要的实际因素之一。

       应当注意的是:存在于大型零件表面上的一切能引起应力集中效应的因素,在淬火过程中,决无诱发和促进裂纹作用。故此,热处理之前不必要清除大型铸锻件的表面缺陷。

       2.大件淬裂的预防措施

       (1)利用热处理基本应力的交互作用和双重作用特征,设计或改进大件的淬火工艺;

       (2)淬火采用合适的淬火介质,预冷以及带温出液等措施;

       (3)及时回火注意回火冷却方法。