高合金钢淬火裂纹的产生和解决方法
钢的淬火缺陷及其防止措施
钢的淬火缺陷及其防止措施1. 淬火工件的过热和过烧过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。
由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。
轻微的过热可用延长回火时间补救。
严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。
过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。
过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。
过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。
高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。
2. 淬火加热时的氧化和脱碳淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。
氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。
工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。
因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。
在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。
此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。
3. 淬火时形成的内应力有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。
②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。
当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。
解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。
但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。
高合金钢淬火裂纹的产生和解决方法
高合金钢淬火产生的裂纹的原因和解决方法高合金钢是指在钢铁中有一种合金元素在10%以上时的合金钢。
淬火是指将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
高合金钢淬火时由于内应力超过材料的断裂强度，将导致工件产生淬火裂纹（尤其是在应力集中处）。
而同时又由于高合金钢一般加热温度较高，而Ms点又较低，用普通方法有可能产生较严重的的裂纹。
由于高合金钢的合金元素较大而随着合金元素的增加，若采用较大加热与冷却速度时，也会因加热与冷却的不均匀产生强大的内应力而淬裂。
同时若合金钢的零件的设计不合理造成应力集中侧更加大淬裂倾向，原始组织中的严重带状和网装碳化物,晶粒粗大等在淬火时也会加大淬裂的倾向。
同时如果合金里面含有氢也会对合金的淬裂纹有很大影响，一些有害杂质如磷，锑，铋，铅，锡等在淬火时容易产生应力集中从而形成纵向裂纹。
高合金钢的热处理是为了改善其力学性能，化学性能，物理性能，提高产品的使用寿命和提高效能。
但是高合金钢一旦产生或形成裂纹，侧产品不得不报废，造成很大的经济损失，因此解决淬火裂纹的产生有很重要的经济意义。
工作应该从产品的设计开始，在设计时应正确选择材料，合理进行结构设计，提出恰当的热处理技术要求。
零件设计完成后合理制定热处理工艺，并按照工艺流程正确热处理。
其几个重要解决淬火裂纹的环节如下：1 确定恰当的加热参数在热处理中，加热不当是引起淬火开裂的主要因素。
因此要正确选择加热介质，加热温度，加热速度和保温时间等加热参数。
2 选定合适的淬火方法合适的淬火方法可以很好的解决淬火裂纹的产生，其中可分为：（1）预冷淬火预冷淬火是淬火时零件先在空气,油，热浴中，预冷到略高Ar3的温度后，再迅速置于淬火介质中淬火。
预冷淬火可以减少热应力，使工件变形和开裂倾向减少。
（2）多介质淬火多介质淬火，根据选用的淬火介质的不同，以及操作方法的特点可分为双介质淬火，三介质淬火等。
（3）分级淬火分级淬火是将工件从淬火温度，直接速冷到Ms点以上某一温度，经适当保温，使工件表面与心部的温度均匀后，再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体转变的淬火方法。
淬火处理常见裂纹类型及预防措施
淬火处理的基本步骤
01
02
03
04
将金属材料加热到一定温度。
保温一定时间，使金属内部结 构调整均匀。
迅速冷却，使金属内部结构发 生改变。
回火处理，进一步稳定金属内 部结构，提高材料性能。
02
淬火处理常见裂纹类型
应力裂纹
01
02
03
定义
应力裂纹是在淬火过程中 ，由于工件内部温度不均 或应力集中而产生的裂纹 。
功能材料
研究开发具有特殊功能的新材料，如高导热性、高耐磨性等，扩 展淬火技术的应用领域。
新型淬火介质的研究与应用
低介电常数介质
利用低介电常数介质，降低工件在淬火过程中的热量损失，提高冷 却速度。
环保型介质
研究开发环保型淬火介质，减少对环境的污染。
高性能介质
寻找具有高冷却速度、高稳定性、高均匀性的淬火介质，提高工件的 性能。
03
淬火处理裂纹的预防措施
降低淬火应力
降低加热温度和速度
通过降低加热温度和速度，可以减少热应力，从而降低淬火裂纹 的风险。
预冷处理
在淬火前进行预冷处理，可以减少工件在淬火过程中的温度变化， 从而降低热应力。
淬火介质选择
选择适合的淬火介质，可以降低淬火过程中的冷却速度，从而减少 淬火裂纹的风险。
合理选择淬火介质
淬火处理常见裂纹类型及预 防措施
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目录
• 淬火处理概述 • 淬火处理常见裂纹类型 • 淬火处理裂纹的预防措施 • 淬火处理的质量控制 • 淬火处理技术的发展趋势
01
淬火处理概述
淬火处理的目的和原理
01
淬火处理的目的是提高金属材料 的强度、硬度、耐磨性和韧性等 性能。
模具钢淬火十种裂纹分析与措施
措施
优化模具钢的化学成分，降 低杂质含量。在淬火过程中 ，采用缓慢的冷却速度，以 减少热应力。对模具进行精 细加工，避免应力集中。
弧形裂纹分析
01 总结词
淬火后，模具钢表面出现弧形 裂纹。
03
02
原因
04
详细描述
弧形裂纹表现为在模具钢表面呈 弧形分布的细小裂纹，这些裂纹 一般不深入到材料内部。
模具钢的化学成分、加热和冷却 速度、应力集中等因素都可能导 致弧形裂纹的产生。
措施
优化模具钢的化学成分，降低杂 质含量。在淬火过程中，采用缓 慢的冷却速度，以减少热应力。 对模具进行精细加工，避免应力 集中。
龟裂分析
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
总结词
淬火后，模具钢表面出 现龟裂。
详细描述
龟裂表现为在模具钢表 面呈龟甲状分布的细小 裂纹，这些裂纹一般不
深入到材料内部。
原因
淬火介质选择
选择合适的淬火介质，避免因介质 不良引起淬火裂纹。
淬火冷却速度控制
合理控制淬火冷却速度，避免因冷 却过快引起淬火裂纹。
模具钢淬火后的预防措施
回火处理
对淬火后的模具进行适当的回火 处理，消除内应力，提高韧性。
表面强化处理
对模具表面进行强化处理，提高 表面硬度和抗疲劳性能。
模具维护保养
定期对模具进行维护保养，保持 模具良好的使用状态。
针对表面裂纹的防止措施与优化建议
防止措施
降低钢中的含碳量，加入适量的Cr、 Mn等合金元素；降低淬火温度和冷 却速度。
优化建议
选用淬透性好的模具钢，避免使用高 碳、高合金模具钢。
针对纵裂纹的防止措施与优化建议
防止措施
如何解决淬火变形和淬火裂纹的问题
如何解决淬火变形和淬火裂纹的问题淬火的定义与目的将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
钢的^透性淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性高。
也不能说小件比大件的淬透性高。
淬火裂纹及预防措施
模具钢热处理中，淬火是常见工序。
然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。
分析裂纹产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。
常见淬火裂纹有以下10类型。
1、纵向裂纹裂纹呈轴向，形状细而长。
当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。
以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
2横向裂纹裂纹特征是垂直于轴向。
未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。
锻造模块中S、P．Sb，Bi，Pb，Sn，As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。
预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间，锻造采用双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms—Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。
高速钢刀具淬火裂纹的原因分析及预防措施总结
⾼速钢⼑具淬⽕裂纹的原因分析及预防措施总结⾼速钢属莱⽒体钢，含有⼤量合⾦元素，冶炼后形成⼤量⼀次共晶碳化物和⼆次碳化物(约占成分总量的18%～22%)，这对⾼速钢⼑具的淬⽕质量及使⽤寿命有很⼤影响。
⾼速钢淬⽕温度接近熔点，淬⽕后组织中仍有25%～35%的残余奥⽒体，致使⾼速钢⼑具容易产⽣裂纹和腐蚀。
下⾯分析影响⾼速钢⼑具淬⽕裂纹和腐蚀的原因，并提出相应预防措施。
1 ⾼速钢原材料的冶⾦缺陷⾼速钢中所含⼤量碳化物硬⽽脆，为脆性相。
⼀次共晶碳化物呈粗⼤⾻骼状(或树枝状)分布于钢基体内。
钢锭经开坯压延和轧制后，合⾦碳化物虽有⼀定程度的破碎和细化，但碳化物偏析依然存在，并沿轧制⽅向呈带状、全⽹状、半⽹状或堆积状分布。
碳化物不均匀度随原材料直径或厚度的增加⽽增加。
共晶碳化物相当稳定，常规热处理很难消除，可导致应⼒集中⽽成为淬⽕裂纹源。
钢中硫、磷等杂质偏析或超标也是导致淬裂的重要原因。
⾼速钢的导热性和热塑性差、变形抗⼒⼤，热加⼯时易导致⾦属表层和内层形成微裂纹，最终在淬⽕时因裂纹扩展⽽导致材料报废。
⼤型钢锭在冶炼、轧制或锻造等热加⼯过程中形成的宏观冶⾦缺陷如疏松、缩孔、⽓泡、偏析、⽩点、树枝状结晶、粗晶、夹杂、内裂、发纹、⼤颗粒碳化物及⾮⾦属夹渣等均易导致淬⽕时应⼒集中，当应⼒⼤于材料强度极限时便会产⽣淬⽕裂纹。
预防措施为：①选⽤⼩钢锭开坯轧制各种规格的⼑具原材料；②选⽤⼆次精炼电渣重熔钢锭，它具有纯度⾼、杂质少、晶粒细、碳化物⼩、组织均匀、⽆宏观冶⾦缺陷等优点；③对不合格原材料进⾏改锻，击碎材料中的共晶碳化物，使共晶碳化物不均匀度≤3级；④采取⾼温分级淬⽕、再⾼温回⽕的预处理⼯艺，通过精确控温等措施，可有效避免⾼速钢原材料冶⾦缺陷引起的淬⽕裂纹。
2 ⾼速钢过热、过烧组织⾼速钢过热、过烧组织的特点为晶粒显著粗化，合⾦碳化物出现粘连、⾓状、拖尾状及沿晶界呈全⽹状、半⽹状或连续⽹状分布；钢组织内部局部熔化出现⿊⾊组织或共晶莱⽒体，形成过烧组织，显著降低晶间结合⼒和钢的强韧性。
模具钢淬火中的裂纹分析及解决方案
模具钢淬火中的裂纹分析及解决方案模具钢在淬火过程中容易发生裂纹问题，这会对模具的使用寿命和性能造成严重影响。
因此，进行裂纹分析并提出解决方案至关重要。
本文将围绕模具钢淬火中的裂纹问题展开讨论，包括裂纹的形成原因、常见的裂纹类型，以及相应的解决方案。
首先，淬火中裂纹的形成原因主要有以下几点：1.内应力积累：模具钢在冷却过程中会出现温度梯度，不同部位的冷却速度不一致，导致内应力积累，最终引发裂纹。
2.不均匀变形：由于模具钢的结构和尺寸复杂，淬火过程中容易产生不均匀变形，造成应力超过材料的弹性极限，从而使裂纹形成。
3.冷却速度过快：过快的冷却速度会导致模具钢表面和内部温度梯度过大，产生应力集中，从而引发裂纹。
常见的裂纹类型主要有：1.表面裂纹：表面裂纹是最常见的裂纹类型，通常由于冷却速度过快或应力集中引起。
这种裂纹通常分布在模具钢的最外层。
2.内部裂纹：内部裂纹是由于冷却速度不均匀或结构变形造成的。
这种裂纹通常分布在模具钢的内部。
针对上述裂纹问题，下面给出一些解决方案：1.控制冷却速度：合理控制冷却速度可以减少模具钢淬火过程中的热应力，降低裂纹的风险。
可以通过增加冷却介质的温度、减小冷却介质的流量或使用其他缓慢冷却方法来实现。
2.合理设计模具结构：模具的设计结构应该避免尖角和过于薄壁的部位，以减少应力集中导致的裂纹。
在可能的情况下，可以添加过渡圆角和半径，有助于减少裂纹的风险。
3.适当的预处理：通过适当的热处理工艺可以改善模具钢的力学性能和织构，减少应力集中和变形，降低裂纹的发生。
这包括应用回火、退火和正火等热处理方法。
4.使用有效的质量控制措施：在制造模具钢过程中，需要严格控制原材料的质量，以确保材料的均匀性和稳定性。
此外，必须严格控制加工中的工艺参数，以确保产品的质量。
总结起来，模具钢淬火中的裂纹问题对模具的使用寿命和性能都有很大的影响。
针对裂纹的形成原因和类型，我们可以通过控制冷却速度、合理设计模具结构、适当的预处理和使用有效的质量控制措施等方面来解决这一问题。
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高合金钢淬火产生的裂纹的原因和解决方法
高合金钢是指在钢铁中有一种合金元素在10%以上时的合金钢。
淬火是指将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
高合金钢淬火时由于内应力超过材料的断裂强度，将导致工件产生淬火裂纹（尤其是在应力集中处）。
而同时又由于高合金钢一般加热温度较高，而Ms点又较低，用普通方法有可能产生较严重的的裂纹。
由于高合金钢的合金元素较大而随着合金元素的增加，若采用较大加热与冷却速度时，也会因加热与冷却的不均匀产生强大的内应力而淬裂。
同时若合金钢的零件的设计不合理造成应力集中侧更加大淬裂倾向，原始组织中的严重带状和网装碳化物,晶粒粗大等在淬火时也会加大淬裂的倾向。
同时如果合金里面含有氢也会对合金的淬裂纹有很大影响，一些有害杂质如磷，锑，铋，铅，锡等在淬火时容易产生应力集中从而形成纵向裂纹。
高合金钢的热处理是为了改善其力学性能，化学性能，物理性能，提高产品的使用寿命和提高效能。
但是高合金钢一旦产生或形成裂纹，侧产品不得不报废，造成很大的经济损失，因此解决淬火裂纹的产生有很重要的经济意义。
工作应该从产品的设计开始，在设计时应正确选择材料，合理进行结构设计，提出恰当的热处理技术要求。
零件设计完成后合理制定热处理工艺，并按照工艺流程正确热处理。
其几个重要解决淬火裂纹的环节如下：
1 确定恰当的加热参数
在热处理中，加热不当是引起淬火开裂的主要因素。
因此要正确选择加热介质，加热温度，加热速度和保温时间等加热参数。
2 选定合适的淬火方法
合适的淬火方法可以很好的解决淬火裂纹的产生，其中可分为：
（1）预冷淬火
预冷淬火是淬火时零件先在空气,油，热浴中，预冷到略高Ar3的温度后，再迅速置于淬火介质中淬火。
预冷淬火可以减少热应力，使工件变形和开裂倾向减少。
（2）多介质淬火
多介质淬火，根据选用的淬火介质的不同，以及操作方法的特点可分为双介质淬火，三介质淬火等。
（3）分级淬火
分级淬火是将工件从淬火温度，直接速冷到Ms点以上某一温度，经适当保温，使工件表面与心部的温度均匀后，再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体转变的淬火方法。
（4）马氏体等温淬火
零件奥氏体化后淬入低于Ms点以下50—到100°C的热浴中等温保持，以获得马氏体的淬火方法。
（5）薄壳淬火
薄壳淬火是指将低淬透性的钢制工件，整体加热后，用水，盐水等急速冷却，使其表面得到一定均匀的马氏体壳层。
（6）间断淬火法
将加热好的工件淬入水中，数秒后随即提出水面，在客气中稍等一定时间，再淬入水中，如此往复几次，最后放入水中冷至室温。
（7）浅冷淬火
有些工件在淬火时，自高温一直冷却到室温，侧因淬火应力较大，较易发生变形开裂。
为避免这种现象，采用浅冷淬火，即在淬火时，严格控制工件在淬火介质中的停留时间，使其在最终到达的温度高于室温数百度从冷却介质中取出后，立即送入回火炉中进行回火。
（8）局部淬火
进行局部淬火可以避免整体淬火产生的裂纹。
3淬火介质的选择
为了满足淬火需求和解决高合金钢的淬火裂纹的产生，合理选择淬火介质是一项重要的环节。
其依据是：零件的特性，淬火的方式等
4其他预防方法
淬火后及时回火，形状复杂的、零件的薄壁处理进行局部包扎也可以解决高合金钢淬裂纹的产生。