金属热处理缺陷分析及案例精品PPT课件
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• （4）、马氏体等温淬火：冷却至Ms点 下50－100度等温保持。一般用油淬。
• （5）、薄壳淬火：即表层淬火。 • （6）、间断淬火：水－空－水－空－
水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局 部淬火。
21
E、淬火介质合适：
• 水：简单碳钢件或低淬透性零件。 • 盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于
水。 • 碱水：与油相似，用于淬透性较差的
• 发生频率和严重性较低，如残余应 力、组织不合格、性能不合格、脆性 及其它缺陷。
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3、热处理缺陷产生原因：
• 概括为：热处理前、热处理中和热处理后。 • 热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。 • 热处理中：工艺不当、操作不当、设备和
环境条件不合适。 • 热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬
火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性； 应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形 等。
19
• Dห้องสมุดไป่ตู้淬火方法合适：
•
应选择增加热应力、减少相变应力的淬火
方式。
• （1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。
• （2）、多介质淬火：
•
①、双介质淬火：先强冷后弱冷，如水
－油、水－空、盐水－油、油－空气、碱－空
气。
•
②、三介质淬火：适用于形状复杂、变形
要求严格的零件如碳素钢零件。
20
• （3）、分级淬火：快冷至Ms点上保温 后空冷。如截面大、易变形开裂的高 碳、高速钢等，应采用2次或3次的逐 级分级淬火。
• A、正确设计产品。 • （1）、技术性和经济性。 • （2）、结构设计：
①、截面尺寸均匀；
•
②、圆角过渡；
•
③、形状：球形冷却快于板料。
• （3）、热处理条件
16
B、合理安排工艺路线
• （1）、形状复杂精度高的零件，粗精加工之 间的淬火前应安排去应力退火。
• （2）、大截面零件（直径或厚度＞50）的高 碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应 球化退火。
14
C、工艺因素：
• （1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向大； 保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电 炉）。
• （2）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在 Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬 裂）。
• 防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水-油 淬火、水－空气双液淬火。
15
5、预防淬火裂纹的方法
18
• （3）、淬火加热温度：一般合金钢为 Ac1或Ac3+(30-50) ℃，亚共析钢为
Ac3+(30-50) ℃，过共析钢为
Ac1+(30-50) ℃。（亚温或高温）
• 加热时间按：t=a*d（加热系数＊ 有效厚度）计算
• （4）、保温时间：经验公式为
•
t=α＊K＊D（有效厚度）
• 对于高合金钢等加热保温时间要 延长。
金属热处理缺陷 分析及案例
授课内容：
• 第一部分：
•
常见热处理缺陷的特征、产生原因、危害
性和预防措施。
• 第二部分：
•
热处理质量全面控制体系。
• 第三部分：
•
典型热处理缺陷案例分析。
• 第四部分：
•
总结复习
2
• 第一部分 • 热处理缺陷特征、原因
及防止措施
3
第一章、热处理缺陷概述： • （一）、含义：
• （1）、第一类热处理缺陷： 最危险缺陷如裂纹，其中最 主要是淬火裂纹，其次加热 裂纹、延迟裂纹、冷处理裂 纹、回火裂纹、时效裂纹、 磨削裂纹和电镀裂纹等。
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（2）、第二类热处理缺陷：
• 热处理中最常见的缺陷是变形，其 中淬火变形占多数。产生原因是：相 变和热应力。
• (3)、第三类热处理缺陷：
• A、冶金因素： • （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 • （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。②、
合金元素：双向作用。 • （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向大。球
状组织倾向小。
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B、零件尺寸和结构：
• （1）、截面尺寸过大或过小不易淬 裂。
• （2）、截面突变处：淬裂倾向大。
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（四）、淬火裂纹：
• 1、淬火目的：强化钢件，获得M。 • 2、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和
剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹（轴向裂纹） 且常出现于完全淬透的工件上。 • 3、纵向裂纹的原因： • 碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、尺寸、 形状（管件内壁）和淬火加热温度高。
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4、淬火裂纹原因：
8
(二)、热处理缺陷分析方法：
• 1、热处理缺陷的影响：直接影响产品质量、使用 性能和安全，所以准确分析和判断十分重要。
• 2、分析方法：断口分析(裂源位置、扩展方向、 断裂性质和方式)、化学分析(材料成分、沉积物、 氧化物)、金相分析(晶粒、组织、晶界)、力学性 能试验(硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度)、验 证试验(原工艺和改进工艺对比)、综合分析(得出 缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施)。
• 指在热处理生产过程中产生 的使零件失去使用价值或不符合 技术条件要求的各种不足，以及 使热处理以后的后序工序工艺性 能变坏或降低使用性能的热处理 隐患。
4
（二）、分类：
• 1、按缺陷的性质分类： • 有裂纹、变形、残余应
力、组织不合格、性能不合 格、脆性及其他（如表1－1 所示）。
5
2、按照危害程度分类：
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第二章、热处理裂纹：
• (一)、产生原因：内应力作用下发 生，最终断裂。条件是内应力＞脆 断强度。
• (二)、断裂类别： • 1、裂纹按扩展程度：（失稳）可发
展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。 • 2、断裂：脆性断裂和韧性断裂。多
数为脆性断裂（断口灰亮色）
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（三）、加热不当形成的裂纹：
• 升温速度过快（多出现于灰铸铁、 合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸 件）、表面增碳或脱碳[合金钢、低 碳马氏体钢20SiMn2MoV，高锰钢 (Mn13)]、过热或过烧（高速钢、不 锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、 对氢敏感的金相组织和三向应力。 措施：脱氢、低温回火、自然时效、 低氢淬火）
• （3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。 • （4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，
严重时应降低淬火温度。
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C、加热参数合理：
• （1）、介质：真空、保护气氛、电 阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。
• （2）、加热速度：对碳素钢、低合 金钢和中合金钢可较快速度加热；对 高碳高合金钢要合适；对大、复杂的 高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金 钢采用限制加热速度或预热法。
• （5）、薄壳淬火：即表层淬火。 • （6）、间断淬火：水－空－水－空－
水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局 部淬火。
21
E、淬火介质合适：
• 水：简单碳钢件或低淬透性零件。 • 盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于
水。 • 碱水：与油相似，用于淬透性较差的
• 发生频率和严重性较低，如残余应 力、组织不合格、性能不合格、脆性 及其它缺陷。
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3、热处理缺陷产生原因：
• 概括为：热处理前、热处理中和热处理后。 • 热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。 • 热处理中：工艺不当、操作不当、设备和
环境条件不合适。 • 热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬
火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性； 应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形 等。
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• Dห้องสมุดไป่ตู้淬火方法合适：
•
应选择增加热应力、减少相变应力的淬火
方式。
• （1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。
• （2）、多介质淬火：
•
①、双介质淬火：先强冷后弱冷，如水
－油、水－空、盐水－油、油－空气、碱－空
气。
•
②、三介质淬火：适用于形状复杂、变形
要求严格的零件如碳素钢零件。
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• （3）、分级淬火：快冷至Ms点上保温 后空冷。如截面大、易变形开裂的高 碳、高速钢等，应采用2次或3次的逐 级分级淬火。
• A、正确设计产品。 • （1）、技术性和经济性。 • （2）、结构设计：
①、截面尺寸均匀；
•
②、圆角过渡；
•
③、形状：球形冷却快于板料。
• （3）、热处理条件
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B、合理安排工艺路线
• （1）、形状复杂精度高的零件，粗精加工之 间的淬火前应安排去应力退火。
• （2）、大截面零件（直径或厚度＞50）的高 碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应 球化退火。
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C、工艺因素：
• （1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向大； 保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电 炉）。
• （2）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在 Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬 裂）。
• 防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水-油 淬火、水－空气双液淬火。
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5、预防淬火裂纹的方法
18
• （3）、淬火加热温度：一般合金钢为 Ac1或Ac3+(30-50) ℃，亚共析钢为
Ac3+(30-50) ℃，过共析钢为
Ac1+(30-50) ℃。（亚温或高温）
• 加热时间按：t=a*d（加热系数＊ 有效厚度）计算
• （4）、保温时间：经验公式为
•
t=α＊K＊D（有效厚度）
• 对于高合金钢等加热保温时间要 延长。
金属热处理缺陷 分析及案例
授课内容：
• 第一部分：
•
常见热处理缺陷的特征、产生原因、危害
性和预防措施。
• 第二部分：
•
热处理质量全面控制体系。
• 第三部分：
•
典型热处理缺陷案例分析。
• 第四部分：
•
总结复习
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• 第一部分 • 热处理缺陷特征、原因
及防止措施
3
第一章、热处理缺陷概述： • （一）、含义：
• （1）、第一类热处理缺陷： 最危险缺陷如裂纹，其中最 主要是淬火裂纹，其次加热 裂纹、延迟裂纹、冷处理裂 纹、回火裂纹、时效裂纹、 磨削裂纹和电镀裂纹等。
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（2）、第二类热处理缺陷：
• 热处理中最常见的缺陷是变形，其 中淬火变形占多数。产生原因是：相 变和热应力。
• (3)、第三类热处理缺陷：
• A、冶金因素： • （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 • （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。②、
合金元素：双向作用。 • （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向大。球
状组织倾向小。
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B、零件尺寸和结构：
• （1）、截面尺寸过大或过小不易淬 裂。
• （2）、截面突变处：淬裂倾向大。
11
（四）、淬火裂纹：
• 1、淬火目的：强化钢件，获得M。 • 2、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和
剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹（轴向裂纹） 且常出现于完全淬透的工件上。 • 3、纵向裂纹的原因： • 碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、尺寸、 形状（管件内壁）和淬火加热温度高。
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4、淬火裂纹原因：
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(二)、热处理缺陷分析方法：
• 1、热处理缺陷的影响：直接影响产品质量、使用 性能和安全，所以准确分析和判断十分重要。
• 2、分析方法：断口分析(裂源位置、扩展方向、 断裂性质和方式)、化学分析(材料成分、沉积物、 氧化物)、金相分析(晶粒、组织、晶界)、力学性 能试验(硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度)、验 证试验(原工艺和改进工艺对比)、综合分析(得出 缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施)。
• 指在热处理生产过程中产生 的使零件失去使用价值或不符合 技术条件要求的各种不足，以及 使热处理以后的后序工序工艺性 能变坏或降低使用性能的热处理 隐患。
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（二）、分类：
• 1、按缺陷的性质分类： • 有裂纹、变形、残余应
力、组织不合格、性能不合 格、脆性及其他（如表1－1 所示）。
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2、按照危害程度分类：
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第二章、热处理裂纹：
• (一)、产生原因：内应力作用下发 生，最终断裂。条件是内应力＞脆 断强度。
• (二)、断裂类别： • 1、裂纹按扩展程度：（失稳）可发
展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。 • 2、断裂：脆性断裂和韧性断裂。多
数为脆性断裂（断口灰亮色）
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（三）、加热不当形成的裂纹：
• 升温速度过快（多出现于灰铸铁、 合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸 件）、表面增碳或脱碳[合金钢、低 碳马氏体钢20SiMn2MoV，高锰钢 (Mn13)]、过热或过烧（高速钢、不 锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、 对氢敏感的金相组织和三向应力。 措施：脱氢、低温回火、自然时效、 低氢淬火）
• （3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。 • （4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，
严重时应降低淬火温度。
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C、加热参数合理：
• （1）、介质：真空、保护气氛、电 阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。
• （2）、加热速度：对碳素钢、低合 金钢和中合金钢可较快速度加热；对 高碳高合金钢要合适；对大、复杂的 高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金 钢采用限制加热速度或预热法。