钢件的淬火开裂及防止方法---教学大纲
45钢淬火开裂解决方案
45钢淬火开裂解决方案1. 引言钢材是广泛应用于机械制造和工业领域的材料之一，而淬火是对钢材进行热处理的一种常用方法。
然而，淬火过程中可能会出现开裂问题，这给钢材的性能和可靠性带来了威胁。
因此，针对淬火开裂问题，需要制定解决方案，以确保钢材质量和使用寿命。
2. 开裂原因分析钢材淬火开裂的原因很多，主要包括以下几个方面：2.1 内应力过大在淬火过程中，钢材的表面和内部会迅速冷却，造成急剧的温度和应力变化。
当冷却速度过快或不均匀时，钢材产生内部应力过大，容易导致开裂。
2.2 压缩应力不足淬火后，钢材表面会形成一层脆性的马氏体，而内部保留了一定的奥氏体组织。
如果钢材内部奥氏体的体积增大，而表面的马氏体受到压缩不足，也容易导致开裂。
2.3 杂质和夹杂物钢材中的杂质和夹杂物也是导致开裂的重要原因之一。
杂质会降低钢材的韧性和延展性，夹杂物则成为开裂的起始点。
2.4 硬度不均匀淬火后，钢材的硬度分布不均匀也会导致开裂。
硬度过高或过低的区域容易发生应力集中，从而引发开裂。
3. 解决方案针对淬火开裂问题，我们提出以下解决方案：3.1 优化淬火工艺参数通过优化淬火工艺参数，可以控制钢材的冷却速度和温度梯度，从而减小内应力和压缩不足的问题。
合理选择淬火介质和温度，以避免过快或不均匀的冷却。
3.2 降低表面应力在淬火过程中，采取一些措施来降低钢材表面应力。
例如，可对钢材进行预处理，如表面机械处理、脱碳退火等，以减少开裂的风险。
3.3 优化钢材的化学成分合理控制钢材的化学成分，降低杂质和夹杂物的含量。
采用纯净的原材料和改进冶炼工艺，可以有效减少开裂的概率。
3.4 加强表面处理在淬火前对钢材进行表面处理，如酸洗、喷丸、抛光等，可以去除一些表面缺陷和杂质，减少开裂的可能性。
同时，还可以增加表面硬度分布的均匀性。
3.5 适当回火处理淬火后，适当进行回火处理，有助于减轻内应力，改善钢材的韧性。
选择合适的回火温度和时间，以平衡硬度和韧性的要求，避免开裂的发生。
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。
淬火处理常见裂纹类型及预防措施
淬火处理常见裂纹类型及预防措施汇报人：日期:•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目录•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0102淬火处理的目的和原理淬火处理的原理是将金属材料加热到一定温度后迅速冷却，通过快速冷却使金属内部结构发生改变，从而实现性能的提升。
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。
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，提高性能。
01020304淬火处理的基本步骤02淬火处理常见裂纹类型应力裂纹是在淬火过程中，由于工件内部温度不均匀，导致局部区域产生拉应力而产生的裂纹。
定义淬火过程中，工件内部温度变化大，导致内应力集中，尤其是在工件形状复杂或截面尺寸变化剧烈时，更容易产生应力裂纹。
原因采用缓慢淬火工艺，减小工件内外温差，降低淬火应力；合理设计工件结构，避免截面尺寸变化剧烈。
预防措施原因淬火后，工件内部仍存在一定的残余应力，当这些应力超过材料的屈服强度时，就会产生延迟裂纹。
定义延迟裂纹是淬火后，在工件冷却过程中，由于工件内部存在淬火应力，随着时间的推移，应力逐渐释放而产生的裂纹。
预防措施优化淬火工艺，降低淬火应力；淬火后进行回火处理，进一步释放内应力；采用喷丸、碾压等表面强化处理工艺，提高工件表面强度和抗疲劳性能。
淬火裂纹是由于淬火过程中，工件内部或表面局部区域温度过高或过低，导致相变不均匀，产生裂纹或开裂现象。
定义淬火过程中，工件内部或表面局部温度过高或过低，导致相变不均匀，产生淬火裂纹；淬火介质选择不当或冷却条件不良，也会引起淬火裂纹。
原因合理选择淬火介质和冷却条件；采用预冷、分级淬火等工艺措施，减小温度变化梯度；优化淬火工艺参数，避免出现过热、过冷现象。
预防措施淬火裂纹03淬火处理裂纹的预防措施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。
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。
钢的淬火裂缝产生原因及预防措施
工件淬火冷却时，如其瞬时内应力超过该时钢材的断裂强度，则将发生淬火裂缝。
因此产生淬火裂缝的主要原因是淬火过程中所产生的淬火应力过大。
若工件内存在着非金属夹杂物，碳化物偏析或其他割离金属的粗大第二相，以及由于各种原因存在于工件中的微小裂缝，则这些地方，钢材强度减弱。
当淬火应力过大时，也将由此而引起淬火裂缝。
在实际的生产中，往往会根据淬火裂缝特征来判断其产生的原因，从而采取措施预防其发生。
1、纵向裂缝沿着工件轴线方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝，它往往在钢件完全淬透情况下发生。
从纵向裂纹方向看，恰好应力是在切向拉应力方向，而又常见于完全淬透情况下。
因此，纵向裂纹是因淬火时组织应力过大，使最大切向拉应力大于该时材料断裂抗力而发生。
纵向裂缝也可能是由于钢材沿轧制方向有严重带状夹杂物所致。
该带状夹杂物所在处，犹如既存裂缝，在淬火切向拉应力作用下，促进裂缝发展而成为宏观的纵向裂缝。
这时如果把钢材沿纵向截取试样，分析其夹杂物，常可发现有带状夹杂物存在。
纵向裂缝也可能由于淬火前既存裂缝在淬火时切向拉应力作用下扩展而成，这时如果垂直轴线方向截取金相试样观察附近情况，可以发现裂缝表面有氧化皮，裂缝两侧有脱碳现象。
2、横向裂缝和弧形裂缝横向裂缝常发生于大型轴类零件上，如轧辊、汽轮机转子或其他轴类零件。
其特征是垂直于轴向方向，由内往外断裂，往往在未淬透情况下形成，属于热应力所引起。
大锻件往往存在着气孔、夹杂物、锻造裂缝和白点等冶金缺陷，这些缺陷作为断裂的起点，在轴向拉应力作用下断裂。
3、表面裂缝这是一种分布在工件表面的深度较小的裂纹，裂纹分布方向与工件形状无关，但与裂纹深度有关。
当工件表面由于某种原因呈现拉应力状态，且表面材料的塑性又很小，在拉应力作用下不能发生塑性变形时就出现这种裂纹。
例如表面脱碳工件，淬火时表层的马氏体因含碳量低，其比体积比与其相邻的内层马氏体的小，因而脱碳的表面层呈现拉应力。
当拉应力值达到或超过钢的破断抗力时，则在脱碳层形成表面裂纹。
减少淬火变形和防止淬火开裂的措施
减少淬火变形和防止淬火开裂的措施(1)正确选择材料和合理设计工件形状对于形状复杂、截面尺寸相差悬殊的工件，最好选用淬透性较高的合金钢，使之能在缓冷的淬火介质中冷却，以减小内应力。
对形状复杂且精度要求较高的模具、量具等，可选用低变形钢(如CrWMn,Cr12MoY等)并采用分级或等温淬火。
在进行工件形状设计时，应尽量减少截面厚薄悬殊、避免薄边尖角;在零件厚薄交界处尽可能平滑过渡;尽量减少轴类的长度与直径的比;对较大型工件，宜采用分离镶拼结构以及尽量创造在热处理后仍能用机械加工修整变形的条件。
(2)正确地锻造和预备热处理钢材中往往存在一些冶金缺陷，如疏松、夹杂、发纹、偏析、带状组织等，它们极易使工件淬火时引起开裂和无规则变形，故必须对钢材进行锻造，以改善其组织。
锻造毛坯还应通过适当的预备热处理(如正火、退火、调质处理、球化处理等)来获得满意的组织，以适应机械加工和最终热处理的要求。
对于某些形状复杂、精度要求较高的工件，在粗加工与精加工之间或淬火之前，还要进行消除应力的退火。
(3)采用合适的热处理工艺应尽量做到加热均匀，以减小加热时的热应力;对大型锻模及高速钢或高合金钢工件，应采用预热。
选择合适的淬火加热温度，一般情况下应尽量选择淬火的下限温度。
但有时为了调整残余奥氏体量以达到控制变形量的目的，也可把淬火加热温度适当提高。
正确选择淬火介质和淬火方法。
在满足性能要求的前提下，应选用较缓和的淬火介质，或采用分级淬火、等温淬火等方法。
在M.点以下要缓慢冷却。
此外，从分级浴槽中取出空冷时，必须冷到40℃以下才允许去清洗，否则也易开裂。
淬火后必须及时回火，尤其是对形状复杂的高碳合金钢工件更应特别注意。
(4)热处理操作中采取合理措施，对热处理操作中的每一道辅助工序如堵孔、绑扎、吊挂、装炉以及工件浸人淬火介质的方式和运动方向等都应予以足够的重视，以保证工件获得尽可能均匀的加热和冷却;并避免在加热时因自重而引起的变形。
45号钢零件淬火开裂分析及防止措施
作者单位： 连云港化工高等专科学校 邮政编码： 江苏・$$$’’! 收稿日期： $’’’年*月
参 考 文 献
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制造・材料
温度太低， 组织转变不彻底， 达不到热处 !" # $"% ， 理要求， 太高就容易造成过热。 &$ 号 钢 采 用 ’(" # 而 &$ 号 钢 含 碳 量 范 围 在 ") &( # ’&"% 温 度 加 热 ， 在 ") &*+ , 之 间 ， -,! 随 含 碳 量 的 变 化 而 变 化 ， ") &$ # ") $$+ , 范 围 内 有 一 个 陡 降 的 低 谷 . 见 图 而并非 /-,! 曲线图 0 ， -,! 最低点成份在 ") &’+ , 处， 在有关的手册中介绍的") $+ , 处， 其 -,! 约为1$" # 若所用 &$ 号钢是在碳量下限， 因其 -,! 较高 12"% 。 . 如 ") &(+ , 钢的 -,! 为 1’"% 0 ， 现行的 ’(" # ’&"% 加热淬火， 不大可能出现过热问题。 但含碳钢偏上 限的&$ 号钢， 即钢的含碳量在 -,! 陡降区域 . -,! 约为 仍 按 ’&"% 加 热 淬 火 ， 则会发生过热 1$" # 12"% 0 ， 现象从而造成淬火开裂。 . / 0 降低加热温度 出现过热而造成开裂。 . ( 0 采用预冷淬火法 零件出炉后预冷至接近 通常碳钢采用 1(" # 12"% ， 此 -,! 温度再淬火冷却， 种方法减小热应力， 因此一般对细长的、 薄的零件有 较好的效果， 对薄厚悬殊的零件， 在一定程度上也可 以起到防止开裂的作用。 枪管、 自锁底座、 左右击发 体属于细长的或薄的工件， 而左右棘轮属于薄厚悬 殊的零件， 所以采用此种方法效果较好。 . ! 0 选择合适的冷却介质 零件淬火的冷却速 但过大的 度应大于临界冷却速度， 以获得 3 组织。 冷却速度将产生巨大的应力， 使零件产生变形及开 裂的危险。 为了解决这个矛盾， 根据 &$ 号钢和 ,,4 钢曲线 . 见图 ( 所示 0 ， 理想的淬火冷却速度是在过冷 - 最 不稳定区域 . 约 2$" # &""% 0 应快速冷却， 以免过冷 - 发生高温转变； -/ ， -! 附近及 3$ 点以下 . 约 &""% 0 应缓慢冷却以减少零件的热应力及组织应力。 因此 如果盐水冷却， 虽然在高温区快速冷却抑制过冷 分解， 但在 3$ 点附近温度冷速太快， 易使零件开裂； 如果采用油冷却， 虽然在 3$ 点附近温度冷速很低， 达不到临 但在高温时 . $$" # 2$"% 0 冷却能力太差， 界冷却速度， 零件不能淬硬。 所以最好采用水淬油 小 冷， 即在高温区用水快速冷却抑制过冷 - 分解， 于&""% 转入油中缓慢冷却以减小淬火应力。 但此种 方法难以控制， 如果从水中转入油中的时间掌握不 好就会达不到预期的效果。 为此我们决定采用氯化 在高温区 锌—— — 碱液来代替进行冷却 . 见图!所示 0 ， . $$" # 2$"% 0 冷 却 速 度 达 /"""% 5 6 以 上 ， 低温区 . &""% 以下 0 冷却速度在 &$"% 5 6 以下。 氯化锌—碱 液 的 配 方 为 &*+ 78,9( : &*+ ;<=> : (+ 肥 皂 粉 : 主要适用于中小型 !$ 号钢、 !""+ 水。 &$ 号钢、 41 、 4’ 钢， 此种淬火剂即能减小变形开裂又有防锈作用， 零 件表面清洁光亮。 采用1’" # ’""% 加热， 以防
淬火处理常见裂纹类型及预防措施
金属热处理知识专题
7、磨削裂纹 常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过 程中,多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直,深约 0.05—1.0mm。 (1)原材料预处理不当,未能充分消除原材料块 状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳; (2)最终淬火加热温度过高,发生过热,晶粒粗 大,生成较多残余奥氏体; (3)在磨削时发生应力诱发相变,使残余奥氏体 转变为马氏体,组织应力大,加上因回火不充分,留 有较多残余拉应力,与磨削组织应力叠加,或因磨 削速度、进刀量大及冷却不当,导致金属表层磨削 热急剧升温至淬火加热温度,随之磨削液冷却,造 成磨削表层二次淬火,多种应力综合,超过该材料 强度极限,便引起表层金属磨削裂纹。
金属热处理知识专题
预防措施 (1)应使模具钢化学渗层浓度与硬 度由表至内平缓降低,增强渗层与基体 结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗 层与基体过渡均匀; (2)模具钢化学处理之前进行扩散 退火、球化退火、调质处理,充分细化 原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹 产生,确保产品质量。
金属热处理知识专题
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4、剥离裂纹 模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基 体中剥离。因模具表层组织和心部组织比容不同,淬火 时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向 内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹,常 发生于经表层化学热处理模具冷却过程中,因表层化学 改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀 不同时进行,产生大的相变应力,导致化学处理渗层从基 体组织中剥离。如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、 渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。 化学渗层淬火后不宜快速回火,尤其是300~C以下低温回 火快速加热,会促使表层形成拉应力,而钢基体心部及过 渡层形成压缩应力,当拉应力大于压缩应力时,导致化学 渗层被拉裂剥离。
热处理淬火开裂及预防
(4正确预先热处理,避免正火、退火组织缺陷(魏氏组织等。
(5正确选择加热参数。减少因加热温度过高、加热速度过快等原因引起的开裂。
(6正确的选择淬火介质和淬火工艺(方法。
(7合理的安排热处理工艺,尽量减少截面突变等容易引起冷却速度不均匀,应力增大的开裂现象。
(8对工件容易开裂的部位,如尖角、薄壁、孔等进行局部包扎。1、(9
3、
力较大,易在内孔壁上形成纵向分布的裂纹,从端面看呈放射状。
4、
时间差很大,形成很大的组织应力,以至产生裂纹。例如小件头部毛坯裂纹。5、应力集中引起裂纹钢件上有尖角、缺口等存在的情况下,易在淬火时造成Байду номын сангаас力集中而产生裂纹,尤其在应力集中和截面急剧变化的共同作用下淬裂危险更大。
6、网状裂纹这种裂纹具有任意方向性而与工件形状无关,网状裂纹的深度一般在0.01~0.15范围内,是一种表现裂纹,高碳工具钢和合金工具钢表面脱碳后淬火医形成网状裂纹。
(3冷却不当在Ms温度以下快冷,因组织应力大引起开裂。如水-油双介质淬火。在水中停留时间长,淬火油中含有过多水份。
(4未淬透工件心部硬度为36~45HRC时,在淬硬层中和非淬硬层交界处易形成淬火裂纹。
(5重复淬火前未经中间退火,过热倾向大,前项淬火的应力未能完全消
除,以及多次加热引起表面脱碳,都会促使淬火开裂。
(3具有最危险淬火尺寸的工件易形成淬火裂纹。工件的全部淬透时有一最危险的的淬火尺寸,其直径(或厚度是:水淬时约8~15㎜;油淬时约25~40㎜。尺寸小于最危险的尺寸时,心部与表面温差小,淬火应力小,不易开裂。工件尺寸大于最危险尺寸时,淬火应力虽然大,但拉应力峰值远离表面,淬火倾向反而减小。只有中间某一尺寸(最危险尺寸的工件,拉应力峰靠近表面,且数值也较大对淬裂最敏感。4、典型裂纹现象
45钢淬火开裂解决方案(一)
45钢淬火开裂解决方案(一)
解决方案：45钢淬火开裂
问题概述
•问题描述：淬火后的45钢存在开裂现象
•问题影响：影响生产正常进行，降低产品质量
原因分析
•原因1：钢材性质不符合生产要求
•原因2：淬火工艺参数设置不合理
解决方案
•方案1：购买符合生产要求的钢材
–优点：保证钢材的质量，稳妥有效
–缺点：成本较高，需增加采购成本
•方案2：调整淬火工艺参数
–优点：成本较低，能够有效解决问题
–缺点：需要大量实验验证，存在不确定性
选取方案
选择方案2，调整淬火工艺参数。
考虑到成本和效果的平衡，该方案最为适宜。
具体方案
•步骤1：分析淬火工艺参数，找出不合理之处
•步骤2：针对不合理的地方进行优化调整
•步骤3：制定实验方案，进行测试验证
•步骤4：根据实验结果，不断优化调整，最终确定合理的淬火工艺参数
实施效果
经过实验验证，成功解决45钢淬火开裂问题。
生产正常进行，产品质量得到有效提升。
实施要点
•根据实际情况，分析并找出淬火工艺参数不合理之处。
•优化调整方案时，需综合考虑多个因素。
•制定实验方案时，应尽可能模拟实际生产情况。
•在实验过程中，要严格按照实验方案执行，控制各项参数。
•根据实验结果及时调整优化，直至确定合理淬火工艺参数。
结论
通过调整淬火工艺参数，成功解决45钢淬火开裂问题，提升了产品质量和生产效率。
预计实施该方案后，能够降低生产成本和提高利润。
课堂淬火开裂及防止方法
课堂淬⽕开裂及防⽌⽅法1 淬⽕裂纹淬⽕⼯艺主要⽤于钢件，是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温⼀段时间，使之全部或部分奥⽒体化，然后以⼤于临界冷却速度的冷速快冷到Ms（马⽒体转变起始温度）以下（或Ms附近等温）进⾏马⽒体（或贝⽒体）转变的热处理⼯艺。
淬⽕裂纹是指在淬⽕过程中或在淬⽕后的室温放置过程中产⽣的裂纹，后者⼜叫时效裂纹。
裂纹的分布没有⼀定的规律，但⼀般容易在⼯件的尖⾓、截⾯突变处形成。
造成淬⽕开裂的根本原因是拉应⼒超过材料的断裂强度，或者虽未超过材料的断裂强度，但材料由于存在内部缺陷也会发⽣开裂。
造成淬⽕开裂的具体原因很多，分析时应根据裂纹特征加以区分。
2 淬⽕裂纹的成因马⽒体的本质脆性是淬⽕裂纹的内因，⽽马⽒体的晶体结构、化学成分、冶⾦缺陷等是马⽒体本质脆性的影响因素；各种⼯艺条件、零件尺⼨形状等引起的宏观内应⼒的⼤⼩、⽅向、分布状态等是淬⽕裂纹的外因。
下⾯将从微观到宏观，从内部到外部对钢件的淬⽕裂纹进⾏分析。
2.1 马⽒体本质脆性—钢件淬⽕裂纹的内因众所周知，中⾼碳钢淬⽕后，其韧性低，脆性⼤，易产⽣显微裂纹和宏观开裂。
这主要是由马⽒体的本质脆性决定的。
⽽马⽒体的本质脆性⼜决定于材料的冶⾦质量、含碳量和合⾦元素、原始组织状态、马⽒体的组织结构、显微应⼒及显微裂纹等。
图1 淬⽕裂纹的宏观形态图2.1.1 材料冶⾦质量缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀性，这时材料是不宜进⾏热处理的。
⽽不少材料的冶⾦缺陷均可能单独与宏观或微观的内应⼒发⽣作⽤，促发淬⽕裂纹。
这些冶⾦质量问题包括：宏观偏析、固溶体偏析、固溶氢、锻轧缺陷、夹渣、铁素体珠光体带状组织及碳化物带状组织等。
图2 沿夹杂物扩展的淬⽕裂纹2.1.2 材料含碳量和合⾦元素含碳量增加将降低马⽒体的断裂强度。
根据脆性固体理论断裂强度：，其中E、d值与含碳量相关，含碳量提⾼，马⽒体中铁原⼦间结合⼒降低，弹形模量也降低，钢的断裂强度也随之降低。
如何解决淬火工件的开裂和形状畸变问题
如何解决淬火工件的开裂和形状畸变问题防止淬火工件开裂、减小形状畸变的基本原则是在保证钢淬火后组织和性能符合要求的前提下，设法减小加热和冷却过程中的内应力。
预冷淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火都能不同程度地实现这个原则。
此外，防止开裂的措施如下：1．工件设计工件外形要尽可能简单、对称，尽量避免截面尺寸突然变化，不要有尖锐的棱角。
否则，工件淬火时不仅易于产生形状畸变，而且容易开裂。
2．选材形状复杂、淬火时易产生形状畸和开裂的工件，应采用淬透性较高的合金钢，以便在冷却能力较低的冷却介质中冷却或进行分级淬火，从而减小淬火时产生的内应力。
3．锻造及预备热处理制造截面尺寸较大的合金钢工件及高合金工具钢工件的锻坯，都要反复镦粗拔长，以便较好地消除树枝状偏析及碳化物偏析。
要认真进行正火和退火，消除网状及角状碳化物，细化工件淬火前钢的原始组织。
偏析及其他不良原始组织都会使工件淬火时形状畸变加剧，开裂倾向增加。
4．加热工件装炉时应避免单面受热。
要注意放平，以免在高温下因自重而变形。
细长杆件及轴类零件最好在井式炉或盐浴炉内吊装加热。
大型工件、高合金钢工件、厚薄不均匀的工件应采用分段升温或预热的方法来降低加热速度、减小各部位的温度差，以便减小工件因加热不匀而产生的形状畸变。
薄壁圆环之类冷却时易产生形状畸变的零件装入适宜的夹具中加热及冷却，可减小形状畸变。
加热温度取低限，可使奥氏体晶粒细小，工件淬火时产生的形状畸变可由此而减弱，开裂倾向也减小。
高碳钢表面脱碳易于在冷却时产生表面裂纹，高碳钢工件淬火加热时应注意防止脱碳。
不须淬硬的盲孔应在工件装炉前用石棉绳堵塞，以免冷却时从这里开裂。
5．冷却操作为了减小形状畸变，淬火工件浸入冷却介质时尽可能使各部位均匀冷却，同时注意使介质对工件浸入的阻力尽可能小。
6．校直通常是在工件冷至室温后或回火进行。
7．裂纹的检查一般情况下表面裂纹可用肉眼看出。
为了更清晰地显现裂纹，可用煤油清洗工件，晾干后涂一层粉笔末，这时裂纹会显现为湿润的条纹。
淬火应力变形开裂课件课件
1.纵向裂缝：沿着 工件轴向方向由 表面裂向心部的 深度较大的裂缝 。
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2.横向裂缝和弧形裂缝 ：常发生于
大型轴类零件上。
3 表面裂缝(或称网状裂纹)： 这
是分布在工件表面的深度较小的裂缝。
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3.5 确定淬火工艺规范的原则、淬火工艺方法及其应用
淬火工艺规范包括：1)淬火加热方式、2)加热温度、 3)保温时间、4)冷却介质及冷却方式等。
工件在淬火前组织一般为珠光体组织，而淬火后为马氏体组织。由于组织的比 容不同，引起体积变化，产生变形。一般是使工件的体积在各个方向上作均匀的胀 大或缩小,但不改变形状。
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⑵ 热应力引起的形状变形
使工件沿最大尺寸方向收缩,沿最小尺寸方向胀大, 即力图使工件的棱角变圆,平面凸起,变得趋于球状,其形状正好像一个 真空中受内压的容器一样.
,淬火后残余奥氏体量将大大增加, 使 钢的硬度降低，④使钢氧化、脱碳加 剧,也使淬火变形和开裂倾向增大,同时 还缩短炉子的使用寿命，等。
Ac1+30～50℃
温
冷却
度加
热
共、过共析钢-淬火
时间
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C 低合金钢淬火： 淬火加热温度也应根据其临界点(Ac3或Ac1)来选定，但考虑到合金元素的影 响, 为了加速奥氏体化而又不引起奥氏体晶粒粗化,一般应选定为Ac3(或
确定工件淬火规范的依据是工件图纸及技术要求 ，所用材料牌号，相变点及过冷奥氏体等温或连续冷却 转变曲线，端淬曲线，加工工艺路线及淬火前的原始
组织等。只有充分掌握这些原始材料，才能正确地确定 淬火工艺规范。
淬火、回火缺陷及其预防、补救3-8
3.8 淬火、回火缺陷及其预防、补救一、淬火缺陷及其预防、补救钢件淬火时最常见的缺陷有淬火变形、开裂、氧化、脱碳、硬度不足或不均匀，表面腐蚀、过烧、过热及其它按质量检查标准规定金相组织不合格等．1．淬火变形、开裂其成因如前所述．关于变形、开裂的预防办法，应该根据产生的原因来采取措施。
这里讲述一些应该注意的问题。
(1)尽量做到均匀加热及正确加热工件形状复杂或截面尺寸相差悬殊时，常产生加热不均匀而变形。
为此，工件在装炉前，对不需淬硬的孔及对截面突变处，应采用石棉绳堵塞或绑扎等办法以改善其受热条件。
对一些薄壁圆环等易变形零件，可设计特定淬火夹具。
这些措施既有利于加热均匀，又有利于冷却均匀。
工件在炉内加热时，应均匀放置，防止单面受热，应放平，避免工件在高温塑性状态因自重而变形。
对细长零件及轴类零件尽量采用井式炉或盐炉垂直悬挂加热。
限制或降低加热速度，可减少工件截面温差，使加热均匀。
因此对大型锻模、高速钢及高合金钢工件，以及形状复杂、厚薄不匀、要求变形小的零件，一般都采用预热加热或限制加热速度的措施。
合理选择淬火加热温度，也是减少或防止变形、开裂的重要问题。
选择下限淬火温度，减少工件与淬火介质的温差，可以降低淬火冷却高温阶段的冷却速度，从而可以减少淬火冷却时的热应力。
另外，也可防止晶粒粗大。
这样可以防止变形开裂．有时为了调节淬火前后的体积变形量，也可适当提高淬火加热温度。
例如有些高碳合金钢，象CrWMn、Crl2Mo等，常利用调整加热温度，改变其马氏体转变点以改变残余奥氏体含量，以调节零件的体积变形。
(2)正确选择冷却方法和冷却介质基本原则是：(a)尽可能采用预冷，即在工件淬入淬火介质前，尺可能缓慢地冷却至d7附近以减少工件内温差；(b)在保证满足淬硬层深度及硬度要求的前提下，尺可能采用冷却缓慢的淬火介质；(c)尽可能减慢在肘3点以下的冷却速度；(d)合理地选择和采用分级或等温淬火工艺．(3)正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方向基本原则是：(a)淬火时应尽量保证能得到最均匀的冷却；(b)以最小阻力方向淬人。
淬火裂纹及预防措施
淬火裂纹及预防措施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。
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《钢件的淬火开裂及防止方法》课程教学大纲
课程代码：
课程英文名称： Quenching crack of steel parts and preventive methods
课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0
适用专业：材料类各专业
大纲编写（修订）时间：2017.12
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
（1）课程地位
《钢件的淬火开裂及防止方法》是金属材料工程、材料成形及控制工程专业的选修课，考查课。
（2）教学目标
《钢件的淬火开裂及防止方法》从材料的应用出发，根据材料科学的基础理论，掌握钢件的淬火过程中相变规律和内应力的成因和变化规律，了解导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，并熟悉生产中影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
（1）知识方面的基本要求
了解淬火开裂相关马氏体的晶体结构特点和切变特征，要求掌握导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，淬火宏观内应力的成因及变化规律，熟悉影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法等
（2）能力方面的基本要求
通过学习，使学生了解和初步掌握钢件的淬火开裂及防止方法，掌握基本理论及应用，培养学生对材料基础理论知识的应用能力。
通过课堂讲授和试验观察，培养学生分析问题和解决问题的能力。
（三）教学大纲实施说明
1. 教学方法：钢件的淬火开裂及防止方法应用性和实践性强，所以教学以教材为基础，配合实验教学，通过讲授、作业、讨论、答疑来达到要求。
2．教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，并配合现场实验和课后分析，以确保课程在有限的学时内，全面、高质量地完成教学任务。
（四）对选修课的要求
学习本课程前,学生应学完材料科学基础、金属力学性能、金属工艺学、金属材料热处理原理及工艺等相关课程，对金属材料的理论和性能及应用有熟练的掌握，其中熟练掌握晶体结构基础知识是必须的。
（五）对习题、实验环节的要求
对习题的要求：
针对本课程知识和能力的基本要求，选择和设计思考题和论述题，作为学生的课后作业，训练和培养学生对所要求的钢件的淬火开裂及防止方法的掌握。
有实验室热处理淬火实验和金相分析。
（六）课程考核方式
1.考核方式：考查。
2.考核目标：在考核学生对基本概念、基本理论基础上，重点考核学生对淬火裂纹的分析和防止方法的掌握。
3.成绩构成：期末考试（开卷考试）、实验报告、平时考核（包括作业、小测验、提问、出勤等）成绩的总和。
（七）参考书目
《钢件的淬火开裂及防止方法》刘宗昌冶金工业出版社
《钢的热处理裂纹和变形》《钢的热处理裂纹和变形》编写组编机械工业出版社
二、中文摘要
《钢件的淬火开裂及防止方法》从材料的应用出发，根据材料科学的基础理论，掌握钢件的淬火过程中相变规律和内应力的成因和变化规律，了解导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，并熟悉生产中影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法。
通过学习，使学生了解和初步掌握钢件的淬火开裂及防止方法，开阔学生的知识视野，掌握基本理论及应用，并进一步培养学生对本专业的学习兴趣。
三、课程学时分配表
马氏体相变、、、、及
四、教学内容及基本要求
第1部分概述马氏体相变
总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1）明确本课程的内容、性质和任务；
2）了解马氏体相变特点。
重点:
马氏体相变特点
第2部分热处理应力
总学时（单位：学时）:4 讲课:4 实验:0 上机:0
具体内容:
1）了解热处理应力的类型和产生原理
2）掌握热处理应力的预防手段。
重点:
热处理应力的产生和预防。
习题:
热处理应力的产生机制和预防方法
第3部分热处理实验
总学时（单位：学时）: 讲课: 实验:4 上机:0
具体内容:
1）掌握钢件的热处理工艺。
2）观察钢件淬火裂纹的产生过程。
第4部分样品制备方法和裂纹的观察
总学时（单位：学时）: 讲课: 实验:4 上机:0
具体内容:
1）了解样品的制备过程。
2）观察裂纹形态并撰写实验报告。
重点:
撰写实验报告
第5部分裂纹形貌及分析
总学时（单位：学时）:4 讲课:4 实验:0 上机:0
具体内容:
1）了解裂纹的形态和形成原因。
2）点评学生实验样品的形貌，共同讨论裂纹的成因。
第6部分淬火裂纹的防止
总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1）了解淬火裂纹的防止措施。
重点:
淬火裂纹的防止措施和手段。
第7部分总结考试
总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
总结课程，开卷考试。