高合金钢淬火裂纹的产生和解决方法
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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。