?淬火裂紋是
熱處理加工過程中常見的缺陷之一,其產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面:
材料因素
原材料缺陷:鋼材內(nèi)部存在夾雜物、偏析、白點等缺陷,這些缺陷會破壞材料的連續(xù)性和均勻性,在淬火時易成為裂紋源,導(dǎo)致淬火裂紋的產(chǎn)生。
?
材料選擇不當:選用的鋼材淬透性過高或過低,都可能引發(fā)淬火裂紋。淬透性過高,零件表面和心部的馬氏體轉(zhuǎn)變不一致,產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力;淬透性過低,表面硬度不足,在后續(xù)加工或使用過程中可能因表面磨損、疲勞等而產(chǎn)生裂紋。
工藝因素
加熱速度過快:零件在淬火加熱過程中,如果加熱速度過快,會使零件內(nèi)外溫差過大,產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。當熱應(yīng)力超過材料的屈服強度時,零件就會發(fā)生變形;當熱應(yīng)力超過材料的抗拉強度時,就會產(chǎn)生裂紋。
淬火溫度過高:過高的淬火溫度會使奧氏體晶粒粗大,淬火后得到粗大的馬氏體組織,這種組織脆性大,容易產(chǎn)生裂紋。同時,過高的溫度還會增加熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。
冷卻速度不合理:淬火冷卻速度過快是導(dǎo)致淬火裂紋的重要原因之一。在淬火冷卻過程中,零件表面和心部的冷卻速度不同,表面先冷卻形成馬氏體,體積膨脹,而心部仍處于奧氏體狀態(tài),隨后心部冷卻時也發(fā)生體積膨脹,這種不同步的體積變化會產(chǎn)生很大的組織應(yīng)力,當組織應(yīng)力超過材料的強度極限時,就會產(chǎn)生裂紋。
淬火介質(zhì)選擇不當:不同的淬火介質(zhì)冷卻速度不同,如果選擇的淬火介質(zhì)冷卻速度過快,不適合零件的材質(zhì)和尺寸,就容易引起淬火裂紋。例如,對于一些形狀復(fù)雜、尺寸較大的零件,應(yīng)選用冷卻速度較慢的淬火介質(zhì),否則容易在零件的尖角、邊緣等部位產(chǎn)生裂紋。
零件設(shè)計因素
形狀和尺寸不合理:零件的形狀過于復(fù)雜,如存在尖角、棱角、凹槽、孔等,這些部位在淬火時容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致淬火裂紋的產(chǎn)生。此外,零件的尺寸過大或過小也會影響淬火質(zhì)量,尺寸過大時,零件內(nèi)部的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力難以均勻分布;尺寸過小時,可能因加熱和冷卻速度過快而產(chǎn)生裂紋。
表面粗糙度不佳:零件表面粗糙度太差,存在刀痕、劃傷、砂眼等缺陷,這些缺陷會在淬火時成為應(yīng)力集中點,增加淬火裂紋的產(chǎn)生幾率。
加工過程因素
鍛造缺陷:鍛造過程中,如果鍛造比過大、鍛造溫度不當或鍛造操作不合理,會使鋼材內(nèi)部產(chǎn)生鍛造裂紋、折疊等缺陷,這些缺陷在淬火時會進一步擴展,導(dǎo)致淬火裂紋。
機加工應(yīng)力:在機加工過程中,零件表面會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,如果在淬火前沒有對這些殘余應(yīng)力進行消除或減少處理,在淬火時,殘余應(yīng)力與淬火應(yīng)力疊加,會增加淬火裂紋的產(chǎn)生風(fēng)險。