热处理缺陷裂纹产生原因分析
火力发电厂P91主蒸汽连接管裂纹原因分析及预防措施

火力发电厂 P91主蒸汽连接管裂纹原因分析及预防措施摘要:近年来国内电力行业发展迅速,大面积和高参数单位逐渐成为火力发电行业的主要单位。
为了提高火电厂的运行效率和蒸汽质量,采用具有良好机械性能、抗压强度、蠕变强度和耐高温氧化性的新型马氏体钢材料(如P91和P92)制备了大型电力系统的一些高温压力支承部分。
但是,由于焊接技术和热处理工艺,金属裂纹的焊接给实用锅炉的运行带来了很大的安全风险。
关键词:P91;裂纹;原因分析;预防措施;引言电厂作为目前我国发电的关键场所其所起到的作用不言而喻,需要对施工作业实施严格的控制措施。
就安装作业而言,其从准备环节开始便要按照科学的施工方案开展,依据安装的具体措施细化作业项目,并配合检查实现质量的管控。
以此保证锅炉管道的质量,并促使整体安装水平的提升,为火电厂发电目标的实现奠定基础。
1检验及检测1.1目视检测目视检查是指由检查人员对容器结构和内外表面状况进行目视检查,通常先于其他检查方法。
目视检查主要用于观察材料、零件、零部件、设备和焊接接头的表面状态、相对表面的方向、变形程度或泄漏标志等。
蒸汽头进气前对第一个循环焊缝进行整体大米形状的目视检查后,未发现相关指示器。
金属形貌检查前,粗磨后立即发现裂纹形状。
进一步精修后,焊缝表面微裂纹明显可见,裂纹形状径向狭窄,宽度一般深度不超过2 mm。
但磨削后仍有裂纹,直至与基本金属表面齐平。
由于锅炉运行时间长,运转过程中微裂纹断断续续地向下扩展。
1.2金相检测磁粉试验完成后,蒸汽集料头入口前第一个循环焊缝被粗磨,磨削过程中可见细裂纹,细磨后可见清晰的裂纹形状。
对裂纹区域进行了金相研究。
裂缝呈径向状,从外到内逐渐变薄,裂纹尖端尖锐。
从裂纹的微观形态来看,符合应力腐蚀裂纹的形态特征。
2原因分析2.1燃料燃烧影响在火力电厂锅炉燃烧过程中经常会用到固体燃料,这种燃料运输方便,而且发热量较大。
如果燃烧不够充分,就会出现很多的未燃尽物,严重影响设备的稳定运行。
热处理常见缺陷分析与对策-学习总结

热处理常见缺陷分析与对策时 间:2020.10.28 学习人:吴俊 部 门:试验检测中心基本知识点:1、热处理缺陷直接影响产品质量、使用性能和安全。
2、热处理缺陷中最危险的是:裂纹。
有:淬火裂纹、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。
其中生产中最常见的裂纹是纵火裂纹。
3、热处理缺陷中最常见的是:热处理变形,它有尺寸变化和形状畸变。
4、淬火获得马氏体组织,以保证硬度和耐磨性。
淬火后应进行回火,以消除残余应力,如W6Mo5Cr4V2应进行一次回火。
5、亚共析钢淬火加热温度: +(30-50)度。
6、高速钢应采用调质处理即淬火+高温回火。
7、回火工艺若控制不当则会产生回火裂纹。
8、热处理过热组织可通过多次正火或退火消除,严重过热组织则应采用高温变形和退火联合作用才能消除。
9、渗氮零件基本组织为回火索氏体。
其原始组织中若有大块F 或表面严重脱碳,则易出现针状组织。
10、有色金属最有效的强化手段是固溶处理和固溶处理+时效处理。
11、疲劳破坏有疲劳源区、裂纹疲劳扩展和瞬时断裂三个阶段。
12、高速钢的热组织为:共晶莱氏体,也有可能晶界会熔化。
13、应力腐蚀开裂的必要条件之一是:存在拉应力。
14、65Mn 钢第二类回火脆性温度区间为250-380。
钼能有效抑制第二类回火脆性。
15、热处理时发生的组织变化中,体积比容变化最大的是马氏体。
16、防止淬裂的工艺措施:等温淬火、分级淬火、水-油淬火和水-空气双液淬火。
17、高温合金热处理产生的特殊热处理缺陷有:晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点、晶粒粗大及混合晶粒等。
18、感应加热淬火缺陷有:表层硬度低、硬化层深度不合格、变形大、残留应力大、尖角过热及软点与软带。
19、弹簧钢的组织状态一般为:T+M 。
20、氢脆条件:氢的存在、三项应力和对氢敏感的组织。
21、断裂有脆性断裂和韧性断裂。
绝大多数热处理裂纹属脆性断裂。
22、高碳钢淬火前应进行球化退火。
23、时效变形的主要影响因素有:化学成分、回火温度和时效温度。
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防

铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防铝合金铸件热处理后常见的质量问题有:力学性能不合格、变形、裂纹、过烧等缺陷,对其产生原因和消除与预防方法分述如下。
〔1〕力学性能不合格通常表现为退火状态伸长率〔6 5〕偏低,淬火或时效处理后强度和伸长率不合格。
其形成的原因有多种:如退火温度偏低、保温时间缺乏,或冷却速度太快;淬火温度偏低、保温时间不够,或冷却速度太慢〔淬火介质温度过高〕;不完全人工时效和完全人工时效温度偏高,或保温时间偏长;合金的化学成分出现偏差等。
消除这种缺陷,可采取以下方法:再次退火,提高加热温度或延长保温时间;提高淬火温度或延长保温时间,降低淬火介质温度;如再次淬火,则要调整其后的时效温度和时间;如成分出现偏差,则要根据具体的偏差元素、偏差量,改变或调整重复热处理的工艺参数等。
〔2〕变形与翘曲通常在热处理后或随后的机械加工过程中,反映出铸件尺寸、形状的变化。
产生这种缺陷的原因是:加热升温速度或淬火冷却速度太快〔太剧烈〕;淬火温度太高;铸件的设计构造不合理〔如两连接壁的壁厚相差太大,框形构造中加强筋太薄或太细小〕;淬火时工件下水方向不当及装料方法不当等。
消除与预防的方法是:降低升温速度,提高淬火介质温度,或换成冷却速度稍慢的淬火介质,以防止合金产生剩余应力;在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位;根据铸件构造、形状选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具;变形量不大的部位,则可在淬火后立即予以矫正。
〔3〕裂纹表现为淬火后的铸件外表用肉眼可以看到明显的裂纹,或通过荧光检查肉眼看不见的微细裂纹。
裂纹多曲折不直并呈暗灰色。
产生裂纹的原因是:加热速度太快,淬火时冷却太快〔淬火温度过高或淬火介质温度过低,或淬火介质冷却速度太快〕;铸件构造设计不合理〔两连接壁壁厚差太大,框形件中间的加强筋太薄或太细小〕;装炉方法不当或下水方向不对;炉温不均匀,使铸件温度不均匀等。
消除与预防的方法是:减慢升温速度或采取等温淬火工艺;提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质;在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包覆石棉等隔热材料;采用专用防开裂的淬火夹具,并选择正确的下水方向。
《金属热处理缺陷分析及案例》完整版

聚二醇(PAG)。
▪ F、其它措施: ▪ 及时回火。局部包扎。 ▪ (六)、其它热处理裂纹: ▪ 回火裂纹:多出现于高速钢或高合金工
具钢。 ▪ 冷处理裂纹:高速钢刀具、工模具冷至
-80度以下的淬火处理时易出现裂纹。 ▪ 时效裂纹:高温合金多。 ▪ 磨削裂纹:出现于淬硬工具钢或经渗碳、
▪ 经渗碳、碳氮共渗的零件,表层产生 很大的压应力、心部产生很大的拉应 力。
三、残余应力对力学性能的影响:
▪ 1、残余拉应力导致硬度降低,压应力则提 高硬度值。
▪ 2、残余应力增大,磨损增大。 ▪ 3、疲劳失效: ▪ (1)、失效过程:裂纹萌生→裂纹扩展。 ▪ (2)、残余压应力提高工件的疲劳强度。 ▪ 4、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感
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
▪第一部分
▪热处理缺陷特征、原因 及防止措施
第一章、热处理缺Biblioteka 概述:▪ 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。
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。
▪ (一)、含义:
▪ 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。
锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析

锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析摘要:在锻造以及热处理中极易出现裂纹,为此锻造以及热处理过程中的裂纹处理成为各个学者研究的重点,同时,构件尺寸、材质等之间的差异其所出现的裂纹几率也各不相同,基于此,本文通过对锻造以及热处理缺陷的相关分析,找出了锻造和热处理过程中裂纹形成的原因并提出了针对性的解决意见。
关键词:锻造热处理裂纹原因分析处理引言作为锻造以及热处理过程中最为常见的缺陷之一,裂纹的形成严重制约了锻造效率,并且对于大型锻件而言,其裂纹出现的几率则更高,所以加强对裂纹形成的原因分析对于减少裂纹产生,提升锻造效果具有重要意义。
1锻造缺陷与热处理缺陷第一,过热或者过烧。
具体表现形式为晶粒粗大并具有较为明显的魏氏组织;而造成过烧的情况则说明热处理过程中温度较高,断口晶粒凹凸不平,缺乏金属光泽,并且晶界周围具有氧化脱碳的情况;第二,锻造裂纹。
主要出现在组织粗大且应力较为集中处,裂纹内部往往呈现氧化皮情况。
在锻造过程中无论是温度过高,还是过低均会导致裂纹的出现;第三,折叠。
由于切料、冲孔、锻粗糙等原因而致使材料表面发生了缺陷,而此时一旦经过锻造自然其会由于表面氧化皮缺陷内卷而形成折叠。
通过显微镜的观察可以明显的发现折叠周围的脱碳情况较为严重;第四,淬裂。
该缺陷的明显特征就是刚健挺直且起始点较宽,尾部则细长曲直。
由于此缺陷往往是产生在马氏体转变发生以后,所以裂纹周围与其他区域没有明显的差别且无脱碳情况;第五,软点。
造成此种缺陷的原因主要是由于加热不足,保温时间不足而造成冷却不均匀导致的。
2实验方法2.1试样制备和宏观观察在开始试验之前只需要对构件毛坯裂纹进行简单的宏观观测并选择要进行实验的区域即可。
然后,在利用手边的工具来队选取的区域进行切割,需注意的是,切割方向必须要垂直镜像,切割长度要低于10mm。
可以通过多种方式进行取样但是一定要科学的选择取样的温度以及环境,如果实验温度较高,则可以通过凉水来进行冷却,进而防止在取样过程中构件内部结构遭到损坏。
锻造和热处理过程中裂纹形成原因探究

锻造和热处理过程中裂纹形成原因探究摘要:裂纹的出现是极其常见的,裂纹出现的过程往往是在锻造和热处理的过程中。
锻造裂纹往往出现于高温,在锻造时出现的裂缝扩大而且接触空气,在裂缝内形成氧化皮。
由这种氧化皮构成的裂纹,不仅粗大而且是多条形状的,裂缝的两端无系,尖端是比较圆润的。
在本文中作者进行了大量裂纹式样的收集,进行出现裂纹原因的分析与总结归纳。
关键词:锻造;裂纹;热处理;形成原因1锻造缺陷与热处理缺陷1.1过热、过烧主要特征是晶粒粗大,有明显的魏氏组织。
出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大,凹凸不平,无金属光泽,晶界周围有氧化脱碳现象。
1.2锻造裂纹常产生于组织粗大,应力集中处或合金元素偏析处,裂纹内部常充满氧化皮。
锻造温度高,或者终端温度低,都容易产生裂纹。
还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。
1.3折叠冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷,在后续锻造时,将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝[1]。
在显微镜上观察时,可发现折叠周围有明显脱碳。
1.4淬裂其特点是刚健挺直,呈穿晶分布,起始点较宽,尾部细长曲折。
此种裂纹多产生于马氏体转变之后,故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别,也无脱碳现象[2]。
1.5软点显微组织有块状或网状屈氏体和未溶铁素体等。
加热不足,保温时间不够,冷却不均匀都会产生软点。
2实验方法在本文中的实验,采取了对锻造和热处理出现的裂纹范围划定。
在裂纹出现的范围内,采取裂纹邻近部位的显微组织,利用仪器进行晶相分析。
这样的实验方式可以让裂纹形成的内在原因通过机器进行分析,以数据的方式来进行裂缝产生原因的表述,这样的数据也是对裂纹进行鉴别的重要的依据。
在本次的实验中,采取了杆类件作为本次实验的研究对象,在采取裂纹附近部位的显微组织进行晶相分析。
2.1试样制备和宏观观察进行实验前的第一步,只要对选取的杆类件毛坯的裂纹进行宏观观察,在观察的过程中,选定要实验的区域。
下一步就是使用手锯将所选取的区域进行切割,切割的方向要垂直于镜像,且长度小于十毫米。
热处理后产生纵向裂纹的原因

热处理后产生纵向裂纹的原因热处理就像给金属穿上一件“防弹衣”,让它们更坚固、更耐磨。
但是,有时候这件“衣服”没穿好,结果就出了问题,裂纹像一条条蛇一样爬了出来,让人一头雾水。
今天咱们就聊聊热处理后产生纵向裂纹的那些事儿,顺便调侃一下这些小问题背后的原因。
1. 热处理过程的温度控制1.1 温度过高首先,得说说温度的事。
热处理的时候,温度可得掌握得当。
想象一下,火锅煮得过猛,菜可就容易煮烂了。
这就像金属材料,在高温下,内部的晶格会变得不稳定,脆弱得跟纸一样。
这时候,一点小压力就可能引发裂纹,真是“一着不慎,满盘皆输”。
所以,温度过高绝对是裂纹出现的一大“幕后黑手”。
1.2 温度不均匀再来聊聊温度分布。
如果热处理的时候,温度像小孩子玩“捉迷藏”一样不均匀,那就麻烦了。
某些部位热得像在桑拿,另一些地方却冷得像冰箱,内外温差大得惊人。
这个时候,金属就会像被撕扯了一样,产生应力,纵向裂纹就趁机而入。
就像一场舞会,有的人跳得欢快,有的人却愣在一边,最后自然难以和谐。
2. 材料的特性2.1 金属的成分说到材料,咱们可不能忽视金属的成分。
不同的金属有不同的“脾气”,有些金属就是比较爱发脾气,容易在热处理过程中变得脆弱。
比如,某些合金在高温下会出现相变,结果让材料变得脆如鸡蛋,随便一碰就裂开。
这个时候,就得好好研究研究金属的特性,找到适合它的热处理方式,才能避免这一幕悲剧上演。
2.2 材料的缺陷再说说材料本身的缺陷。
有些金属在生产过程中就藏着小毛病,比如气孔、夹杂物等。
这些“隐患”就像小炸弹,等着你去引爆。
热处理时,这些缺陷在高温下可能会扩散,形成裂纹,搞得你措手不及。
所以,材料的“背景调查”非常重要,不能随随便便就“放行”。
3. 处理后的冷却速度3.1 冷却速度过快热处理完成后,冷却速度也是一个重要因素。
想象一下,你刚吃完热腾腾的火锅,外面一出冷风,手一抖就撒了满桌子,真是“惨不忍睹”。
金属也一样,如果冷却速度太快,就容易导致材料的内部应力过大,产生裂纹。
锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析李艳梅

锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析李艳梅发布时间:2021-07-28T10:12:15.580Z 来源:《基层建设》2021年第13期作者:李艳梅[导读] 摘要:在锻造和热处理过程中,裂纹是非常常见的,不可能在所有的锻造和热处理过程中避免裂纹。
惠阳航空螺旋桨有限责任公司河北保定 071000摘要:在锻造和热处理过程中,裂纹是非常常见的,不可能在所有的锻造和热处理过程中避免裂纹。
这使得裂纹成为锻造行业讨论的焦点。
裂纹的发生概率、类型和形状因部件的尺寸和纹理而异。
关键词:锻造;热处理;晶相分析;裂纹形成原因;裂纹是在锻造和热处理生产过程中常见的缺陷之一,通过对裂纹产品试样进行收集、分析、整理,可将裂纹大致分为三类:锻造裂纹、折叠和淬火裂纹。
通过晶相实验分析,可获得三种类型裂纹的形成原因,有针对性的提出减少裂纹产生的建议性措施,从而提高产品的质量和性能。
一、锻造缺陷和热处理的缺陷1.过热和燃烧。
主要特点是谷物粗犷,具有明显的维氏结构。
过热表明加热温度高,碎粒粗糙不均匀,没有金属光泽,晶界周围存在氧化和脱碳现象。
2.钻孔裂纹。
通常发生在结构粗糙、应力集中或合金元素分离的地方,裂纹通常充满氧气槽。
钻孔温度高或终端温度低时容易出现裂纹。
另一种裂纹是通过喷水进行钻孔和冷却后形成的。
3.折叠起来。
曲面缺陷是由冲压、切削、切削板磨损、粗糙钻孔等引起的。
在随后的钻孔中,曲面比例等缺陷被包含在钻孔主体中以形成折弯。
当用显微镜观察时,你可以看到折痕周围有明显的渗碳现象。
4.淬裂。
其特点是强而直的颗粒间分布,起点广,尾巴薄而曲折。
此类裂纹主要发生在马氏体改造后,因此裂纹周围的微观结构明显与其他区域没有区别,没有渗碳现象。
5.软点。
微观结构由大块或星形托洛茨坦和未溶解的铁氧体组成。
供暖不足、维护时间不足和冷却不均衡都将导致薄弱环节。
二、实验的方法1.取样准备和宏观观察。
首先宏观观察杆的裂纹,然后手工切割试样,方向垂直于径向方向,长度小于8 mm。
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热处理缺陷裂纹产生原因的分析--------------------------------------------------------------------------------作者:张丽更新时间:2008-2-13江苏盐城纺织职业技术学院摘要:主要分析各种热处理方法及其他因素使金属零件产生裂纹的原因关键词:热处理缺陷裂纹因素热处理是通过加热和冷却,使零件获得适应工作条件需要的使用性能,达到充分发挥材料潜力,提高产品使用寿命和提高效能的重要的工艺方法。
如果出现热处理缺陷,热处理就无法达到预期的目的,零件将成为不合格品或废品,从而造成经济损失。
热处理缺陷一般按缺陷性质分类,主要包括裂纹、变形、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷等七类。
其中最危险的热处理缺陷是裂纹,一般将之称为第一类热处理缺陷,它属于不可挽救的缺陷;最常见的热处理缺陷是变形,一般称之为第二类热处理缺陷;其余缺陷如残余应力,组织不合格等属于第三类,一般统称为第三类热处理缺陷。
下面着重讨论有关热处理第一类热处理缺陷――裂纹。
一、金属零件的淬火裂纹影响钢件淬火裂纹形成的因素众多,主要包括冶金因素、结构因素、工艺因素等。
掌握各种因素作用,各因素对淬火裂纹影响的规律,对防止淬火裂纹的发生,提高成品率有重要的意义。
(1)钢件的冶金质量与化学成分的影响钢件可用锻件、铸件、冷拉钢材、热轧钢材等加工而成,各种毛坯或材料生产过程中均可能产生冶金缺陷,或者将原料的冶金缺陷遗留给下道工序,最后这些缺陷在淬火时可扩展成淬火裂纹,或导致裂纹的发生。
如铸钢件在热加工工艺过程中因加工工艺不当,在内部或表面可能形成气孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷;在锻件毛坯中,有可能形成缩孔、偏析、白点、夹杂物、裂纹等。
这些缺陷对钢的淬火裂纹有很大的影响。
一般说来,原始缺陷越严重,其淬火裂纹的倾向性越大。
钢的含碳量和合金元素对钢的淬裂倾向有重要影响。
一般说来,随着马氏体中含碳量的增加,增大了马氏体的脆性,降低了钢的脆断强度,增大了淬火裂纹倾向。
在含碳量增加时,热应力影响减弱,组织应力影响增强。
水中淬火时,工件的表面压应力变小,而中间的拉应力极大值向表面靠近。
油中淬火时,表面拉应力变大。
所有这些都增加了淬火开裂倾向。
而合金元素对淬裂的影响是复杂的,合金元素增多时,钢的导热性降低,增大了相变的不同时性;同时合金含量增大,又强化了奥氏体,难以通过塑性变形来松弛应力,因而增大热处理内应力,有增加淬裂的倾向。
然而合金元素含量增加,提高了钢的淬透性,可用较缓和的淬火介质淬火,可以减少淬裂倾向。
此外有些合金元素如钒、铌、钛等有细化奥氏体晶粒的作用,减少钢的过热倾向,因而减少了淬裂倾向。
(2)原始组织的影响淬火前钢件的原始组织状态和原始组织对淬裂的影响很大。
片状珠光体,在加热温度偏高时易引起奥氏体晶粒长大,容易过热,所以对原始组织为片状珠光体的钢件,必须严格控制淬火加热温度和保温时间。
否则,将因钢件过热导致淬火开裂。
具有球状珠光体原始组织的钢件,在淬火加热时,因为球状碳化物比较稳定,在向奥氏体转变的过程中,碳化物的溶解,往往残留少量的碳化物,这些残留碳化物阻碍了奥氏体晶粒长大,与片状珠光体相比,淬火可以获得较细的马氏体,因此原始组织为均匀球状珠光体的钢对减少裂纹来说,是淬火前较理想的组织状态。
在生产中,常常产生重复淬火开裂现象,这是由于二次淬火前未进行中间正火或中间退火所致,未经退火而直接二次淬火,组织中没有阻碍奥氏体晶粒长大的碳化物存在,奥氏体晶粒极易显著长大,引起过热。
因此在二次淬火中进行一次中间退火,同时也可通过退火来达到完全消除内应力的目的。
(3)零件尺寸和结构的影响零件的截面尺寸过小和过大都不易淬裂。
截面尺寸小的工件淬火时,心部很易淬硬,而且心部和表面的马氏体形成在时间上几乎是同时进行的,组织应力小,不容易淬裂。
截面尺寸过大的零件,特别是用淬透性较低的钢制造时,淬火时不仅心部不能硬化,甚至连表层也得不到马氏体,其内应力主要是热应力,不易出现淬火裂纹。
因此,对于每一种钢制的零件,在一定的淬火介质下,存在着一个临界淬裂直径,也就是说在临界直径的零件具有较大的淬裂倾向性。
出现淬裂的危险尺寸可能因钢的化学成分而波动、加热温度和方法不同而发生变化,不可千篇一律。
零件的尖角、棱角、等几何形状因素,使工件局部冷却速度的急剧变化,增大了淬火的残余应力,从而增大了淬火的开裂倾向。
零件截面不均匀性的增加,淬裂倾向也加大,零件薄的部位在淬火时先发生马氏体转变,随后,当厚的部位发生马氏体转变时,体积膨胀,使薄的部位承受拉应力,同时在薄厚交界处产生应力集中,因而常出现淬火裂纹。
(4)工艺因素的影响工艺因素(主要是淬火加热温度,保温时间,冷却方式等因素)对淬火裂纹倾向影响较大。
热处理包括加热、保温、冷却等过程。
热处理不仅在冷却(淬火)时可以产生裂纹,加热时如果加热不当也可能形成裂纹。
1)加热不当引起的裂纹A、升温速度过快引起的裂纹一些材料在铸造时由于结晶过程的不同时性必然形成成分不均匀,组织不均匀,铸态材料的非金属夹杂物。
如铸态高锰钢中硬而脆的碳化物相、高合金铸钢中成分偏析和疏松等缺陷的存在等因素,在大型工件快速加热时,可能形成较大的应力,从而出现开裂。
B、表面增碳或脱碳引起的裂纹合金钢零件在以碳氢化合物为气源的保护气氛炉(或可控气氛炉)中进行加热时,由于操作不当或失控,炉内碳势增高,可使得加热的工件表面碳含量超过工件的原始碳含量。
在随后的热处理时,操作者仍按原钢件的工艺规程进行淬火,从而产生淬火裂纹。
在对高锰钢的铸件进行热处理时,表层如发生脱碳、脱锰,工件表面将出现裂纹;低合金工具钢、高速钢在热处理加热时,如表面产生脱碳,也有可能产生裂纹。
C、过热或过烧引起的裂纹高速钢、不锈钢工件,因淬火加热温度较高,一旦加热温度失控,很容易造成过热或过烧,从而引起热处理裂纹。
D、在含氢气氛中加热引起的氢致裂纹氢有很大的易动性,易被钢中的所谓“陷阱”捕捉。
钢中夹杂物、疏松等内部缺陷可能成为“陷阱”。
夹杂物等缺陷受载时的应力集中与氢含量高这两个条件的叠加易使氢致裂纹优先产生。
产生氢脆一般必须具有三个基本条件:1)有足够的氢。
2)有对氢敏感的金相组织。
3)有足够的三向应力存在。
如气体渗碳,碳氮共渗的工件产生装配断裂、放置开裂和使用过程断裂等现象。
总之,淬火加热温度升高,热处理应力增大,淬火马氏体组织粗化、脆化,断裂强度降低,淬裂倾向增大。
一般而言,晶粒越细小,断裂抗力越高,淬裂倾向越小,相反晶粒粗化,断裂抗力下降,断裂倾向增大。
晶粒大小同淬火加热温度和淬火保温时间有直接关系。
加热温度升高或保温时间增长,均能使晶粒粗化,因而增加淬裂倾向。
从防止淬裂的观点看,应尽量选用较低的淬火加热温度。
2)冷却引起的裂纹冷却方式不同,内应力的大小、类型和分布就不同,淬火钢的组织形态也不同,断裂抗力也不同,因此淬裂倾向不同。
钢件加热至奥氏体状态,在淬火冷却过程中,一方面希望快速冷却,使奥氏体不会发生珠光体转变或贝氏体转变,也就是快速冷却,以躲过“C”曲线上的“鼻子”;另一方面希望奥氏体进入马氏体区后慢速冷却,产生马氏体转变,实现淬火。
钢件在冷却到马氏体开始相变温度的过程中,由于组织未变,仅仅产生热应力,所以钢件一般不会产生裂纹。
当钢件冷却到MS点以下,钢发生马氏体相变时,体积膨胀,产生第二类畸变、第二类应力及宏观的组织应力和热应力,因而易于产生淬火裂纹。
因此,在MS点以下缓冷可以获得碳浓度较低的马氏体,从而减少马氏体的正方度和组织应力,提高断裂抗力。
另一方面,在马氏体区间内缓慢冷却,还能提高冷却后的钢的破断抗力,从而降低钢件的淬裂。
二、其它热处理裂纹(1)回火裂纹回火裂纹是在回火过程中工艺控制不当而产生的裂纹。
在用淬透性好的钢,制造较大的工模具时,可能产生回火裂纹。
(2)冷处理裂纹有些量具、精密机械零件,为了保证高的尺寸稳定性,需尽量减少残余奥氏体,通常采用零下800C的冷处理。
工模具经过超低温处理可显著提高寿命。
但是,如果冷处理不当将引起工件开裂。
其主要原因是:1)工件淬火后,本身温度较高,这时如冷却速度加快,部分未转变的奥氏体进一步转变成马氏体,拉应力增大,在低温下材料的脆断抗力降低,当应力超过材料脆断抗力,则导致裂纹。
2)由于工件尺寸过大,结构复杂,冷处理温度过低,冷处理所用介质冷却较快等,或增大原来的内应力,这些都可能形成冷处理裂纹。
(3)时效裂纹有些合金在固溶处理时,碳化物全部溶入基体中,从而使合金脆化,这种材料的焊接件,在标准热处理时会产生应变时效裂纹。
(4)磨削裂纹淬硬的工具钢零件,或经渗碳、渗氮共渗并进行淬火的零件,在随后的磨削加工时有时会出现大量的磨削裂纹。
(5)电镀裂纹淬火零件在电镀时,或在电镀前的酸洗时,会产生具有内应力的表面层。
同时由于工件和溶液作用产生的氢会渗入钢中,温度越高,吸附的氢量也越大。
溶液的离解度越强烈,则工件吸附和渗入的氢含量也越多。
如果淬火零件在酸、碱等化学活性介质中停留时间较长,零件中的内应力则可引起应力腐蚀。
总之,热处理缺陷裂纹产生的原因是多方面的,概述起来可分为热处理前、热处理中、热处理后三方面的原因。
热处理前可能因设计不良、原材料或毛坯缺陷等原因,如选材不当、热处理技术要求不当,断面急剧变化、锐角过渡、打标记处应力集中等不合理设计,热处理时产生裂纹,导致热处理缺陷。
原材料的各种缺陷及热处理前各种加工工序缺陷,在热处理时也可导致热处理缺陷。
热处理后,因后续加工工序不当或使用不当,还可能产生与热处理有联系的缺陷。
热处理缺陷种类较多,产生的原因多种多样,热处理中产生的缺陷的原因可能有工艺不当、操作不当、设备和环境条件不合适等。
因此,为防止热处理缺陷发生,要从与热处理有关的多方面着手解决,对热处理前、热处理中、热处理后各个相关环节进行控制,这就是要对热处理全过程进行全面质量控制。
此外,还要加强对热处理缺陷研究,深入研究各种热处理缺陷产生的机理、新型热处理工艺缺陷,探讨减少和避免热处理缺陷新措施及补救方法。
参考文献:[1]《金属材料与热处理》,刘玉茹主编[2]《金属材料与热处理》,罗会昌主编作者:张丽(1978-),女,汉族,盐城纺织职业技术学院机械教研室,研究方向:机械方面的教学与研究。