冷处理裂纹酸洗裂纹及磨削裂纹等三
关于冷处理裂纹的4问
关于冷处理裂纹的4问1、什么是冷处理裂纹?原则上冷处理是在淬火后立即进行的。
淬火后的零件放在常温下,其残余奥氏体发生稳定化(stabilization),残余奥氏体的转变非常缓慢,难以进行马氏体化。
但若在淬火后立即进行冷处理，由于淬火产生的应力与残余奥氏体的马氏体化产生的应力相叠加，会发生与淬火裂纹相同的裂纹。
这种裂纹就是冷处理裂纹(sub-zerocrack)。
小型零件应力小,所以不易发生冷处理裂纹。
大型零件或厚璧零件等可以说必定要发生冷处理裂纹.要防止冷处理裂纹，最好在冷处理前，在100~130C稍微回火一下.使残余奥氏体稳定化一些，在降低由于淬火所发生的应力之后，再进行冷处理。
这样虽说能防止冷处理裂纹的发生，但是，稳定化了的残余奥氏体就会原封不动地残存下来，该残余奥氏体大约有5%左右，且处于稳定化状态，起到缓冲的作用，这是个大优点。
在冷处理之前,在100个的开水中回火是个关键。
有时由于测量淬火硬度,在压痕处也会发生冷处理裂纹,这是测试硬度后遗留的残余应力，此残余应力会成为裂纹发生的诱因。
从冷处理温度回升到室温，通常的作法是将冷处理后的零件放在空气中、投入水中或热水中。
这种方法称为冷处理急热法{up一hillquenching)。
冷处理急热法对消除低温快速冷却所发生的热应力是有用的。
冷处理后的零件若在空气中放置,往往会发生裂纹(称为冷处理升温裂纹),利用冷处理急热法可防止这种裂纹。
冷处理有两种，使用干冰(一78C)的普通冷处理和使用液氮(一196℃)的超冷处理。
其中以超冷处理的效果最好。
但是，关键的问题是，不管哪种冷处理都得在冷处理前把零件放入100C的开水中回火，在冷处理后将零件投入水或热水中进行冷处理急热。
以防止冷处理了裂纹。
2.为什么会发生冷处理裂纹？淬过火的钢内潜伏着很大的淬火应力(热应力和相变应力)，还存在10~30%的残余奥氏体(Ar).将这样的钢进行冷处理，残余奥氏体的马氏体化会产生相变应力。
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理缺陷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补助，以及使热处理以后的后续工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。
最危险的缺陷为裂纹，其中最主要的是淬火裂纹，其次是加热裂纹、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等。
导致淬火裂纹的原因：（1）原材料已有缺陷（冶金缺陷扩展成淬火裂纹）；（2）原始组织不良（如钢中粗大组织或魏氏组织倾向大）；（3）夹杂物；（4）淬火温度不当；（5）淬火时冷却不当；（6）机械加工缺陷；（7）不及时回火。
最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数，产生的原因是相变和热应力。
残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷发生的频率和严重性较低。
内应力来源有两个方面：（1）冷却过程中零件表面与中心冷却速率不同、其体积收缩在表面与中心也不一样。
这种由于温度差而产生的体积收缩量不同所引起的内用力叫做“热应力”；（2）钢件在组织转变时比体积发生变化，如奥氏体转变为马氏体时比体积增大。
由于零件断面上各处转变的先后不同，其体积变化各处不同，由此引起额内应力称作“组织应力”。
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。
电机支架挡板自攻螺钉断裂原因分析
２１ Ｉ １
Ｆ ＯＲＴ Ｅ ＷＯＲＬ ０ ０ ＵＮ Ｄ ２ １ ｌ
曰
需要少得 多的制冷剂 ，而且可以更好地处理制 冷保证供冷 的可 靠性 在９ ．％以上 ，正是 因为 从国外的经验来看一 个社区集中供冷供热系统 ９７ 冷剂在 工作及回收时的泄漏问题 。一旦特 殊的 如此高的可 靠性 ，连一般的医院和食 品冷 冻厂 是否成功有以下 因素决定 ：冬冷夏热 ，人 １稠 ３
腾假
完全 未 去氢
象 注 ：１ 样 品 为出 现 断裂 的 问题 制 品 ．２ ３ ＃ ＃ ＃为 使 用正 常
制品 ４ ＃为生产过程未去氢 带有氢脆制品
成 ：机 械加 工—— 热处理—— 电镀 。各生产环
节致裂 因素及缺陷汇总见表 １ 。
序
口
表４ 自 螺钉预载荷试验平行支承面法 攻
序 １
‘
号
试 验
项目
样品
ｌ ＃
试验 结果
２ ４时 出现 断 裂 ４，
结果分析
去 氢 不 完
表 １ 自攻螺钉生产工序及致裂因素分析
工 序 生产 环
１）
致 裂 因素
十 字 槽深 度 过 深 偏位 攻 丝 不 良 ，螺 牙
．
２
预 载
２ ＃ 荷试
去 氢不 完 全
大 量 大
４ （ ＃ 已酸
气泡产
察、搜集资料及开展对 比试验验证 ，汇总 自攻 螺钉 断裂因素并分析成 因。 ２ 导致自攻螺钉断裂因素 ２ １生产工序与致裂 因素 ．
自 攻螺钉生产 工艺主要 由以下三个 环节组
５
洗 未电 镀）
生 石 蜡有 沸
３
高速钢属莱氏体钢（2）
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着粗化，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，显着降低晶间结合力和钢的强韧性。
冷酸洗检验规程
（2）流动冷水槽冲洗
（3）第一明化槽
溶液成分可采用表6-9中任意一种
表6-9第一明化槽溶液成分
名称
1
2
3
铬酐
8~15%
_
_
磷酸（H3PO4）
_
_
10~15%
氢氧化钠（NaOH）
_
3~5%
_
高锰酸钾(KMnO4)
_
3~5%
3~5%
磷酸三钠(Na3PO4)
_
6~9%
_
硫酸(H2SO4)
Q/QCH30001-2006
轴承零件酸洗检验规程
轴承零件常用冷酸洗方法来检查烧伤，脱、贫碳，屈氏体软点和裂纹等表面缺陷。一般为抽检，有问题时则须100%酸洗后挑检。滚动体装筐酸洗，套圈用钩子串着酸洗。
1、酸洗前对工件表面的要求。淬回火工序取样的工件，酸洗前应经喷砂清除氧化皮及油污，然后用清水冲洗掉残余沙粒。
0.3~0.4
_
_
水
余量
余量
余量
温度室温
时间10~20秒
（4）流动冷水槽冲洗
（5）第二明化槽
溶液成分盐酸（比重1.19）10~15%
二氯化锡0.2%
金属锡每槽（约100kg）加100g
水余量
温度室温
时间1~2min
（6）流动冷水槽冲洗
（7）中和槽
溶液成分碳酸钠4~6%
水余量
温度室温
时间约1分钟
（8）流动冷水槽冲洗
成品或磨削工序取样的工件，若表面有油脂、锈蚀、砂屑或其它粘积脏污时，应去除油脂或清理干净。
2.酸洗工艺
（1）酸洗槽：酸洗液成分按表6-8
酸洗温度室温
热处理淬火工艺过程中产生的缺陷
热处理淬火工艺过程中产生的缺陷热处理淬火工艺过程中产生的缺陷热处理淬火工艺过程中产生的缺陷1:淬火畸变与淬火裂纹:热处理过程中淬火畸变是不可避免的现象,只有超过规定公差或产生无法矫正时才构成废品,通过适当选择材料,改进结够设计,合理选择淬火,回火方法及规范等可有效的减小与控制淬火畸变,可采用冷热效直,热点校直和加热回火等加以休正。
裂纹是不可补救的淬火缺陷,只有采取积极的预防措施,如减小和控制淬火应力方向分布,同时控制原材料质量和正确的结构设计等。
2:氧化-脱碳-过热-过烧零件加热过程中,若不进行表面防护,将发生氧化脱碳等缺陷,其后果是表面淬硬性降低,达不到技术要求,或在零件表面形成网状裂纹,并严重降低零件外观质量,加大零件粗糙度,甚至超差,所以精加工零件淬火加热需要在保护气氛下或盐浴炉内进行,小批量可采用防氧化表面涂层加以防护。
过热导致淬火后形成粗大的马氏体组织将导致淬火裂纹形成或严重降低淬火件的冲击韧度,极易发生沿晶短裂,应当正确选择淬火加热温度,适当缩短保温时间,并严格控制炉温加以防止,出现的过热组织如有足够的加工余地余量可以重新退火,细化晶粒再次淬火返修。
过烧常发生在淬火高速钢中,其特点是产生了鱼骨状共晶莱氏体,过烧后使淬火钢严重脆性形成废品。
3:硬度不足淬火回火后硬度不足一般是由于淬火加热不足,表面脱碳,在高碳合金钢中淬火残余奥氏体过多,或回火不足造成的,在含CR轴承钢油淬时还经常发现表面淬火后硬度低于内层现象,这是逆淬现象,主要由于零件在淬火冷却时如果淬入了蒸汽膜期较长,特征温度低的油中,由于表面受蒸气膜的保护,孕化期比中心长,从而比心部更容易出现逆淬现象。
4:软点淬火零件出现的硬度不均匀叫软点,与硬度不足的主要区别是在零件表面上硬度有明显的忽高忽低现象,这种缺陷是由于原始组织过于粗大不均匀,(如有严重的组织偏析,存在大块状碳化物或大块自由铁素体)淬火介质被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能适当的运动,致使局部地区形成蒸气膜阻碍了冷却等因素,通过晶相分析并研解工艺执行情况,可以进一步判明究竟是什么原因造成废品。
渗碳淬火的问题和对策
大型铸锻件在渗碳淬火时经常会因工件材质、操作方法、淬火介质等很多复杂因素导致出现淬火裂纹，充分认识各种裂纹形成的原因，并针对问题提前做出有效措施进行预防，对大型铸锻件的渗碳淬火成功率会有很大的提高。
一、硬度不良渗碳淬火的目的是为了提高钢制零件的表面硬度，所以硬度不足就满足不了使用要求。
渗碳淬火硬度不足的原因，可以认为是渗碳不足；淬火时脱碳；淬火温度过低；冷却速度太慢等。
同时也不要忽略表面层内存在的残余奥氏体，以及晶界氧化对硬度的影响。
理想的渗碳含碳量是共析渗碳量的0.8%~0.9%。
如果含碳量高于0.8%~0.9%，将出现网状渗碳体而变脆，这是令人讨厌的，这种现象称为过渗碳。
出现过渗碳时，最好进行球化处理，渗碳至含碳量为1.1%~1.2%，使其像工具钢那样进行球化的工艺方法称为TSP （tool steel process ）法，即工具钢法，这个方法用于需要耐磨性的零件，它比渗碳不足所造成的硬度不良要强些。
渗碳不足是由渗碳气体的渗碳能力过低，渗碳温度和渗碳时间不足引起的，必须注意。
但是，即使顺利地渗了碳，渗碳后的淬火没做好也得不到好结果，渗碳后的淬火有一次淬火（未渗碳的心部细化）和二次淬火（表面硬化），此淬火温度过低和冷却速度过慢自然会引起硬化不良，不过最近为了节省能源，一般是渗碳后直接淬火，因此不存在这个问题。
渗碳层的硬度不足，是残余奥氏体和晶界氧化造成的，渗碳层的含碳量多及为减少淬火变形使用油淬，会使渗碳层的残余奥氏体多，在这种情形下最好进行冷处理，还有，晶界氧化是渗碳气体中少量的氧与钢中的铬和锰化合，在晶界上生成氧化物，使晶界的淬透性降低以致难以淬硬。
因此，最好在渗碳气体中掺入少量的氮气或提高淬火速度，以补充淬透性的不足。
不过，晶界氧化层在表面下只有数微米到数十微米厚，因此可以用磨削除掉。
二、软点有时在渗碳淬火的表面产生淬火软点，渗碳后淬火时如果冷却不均匀往往产生软点。
另外，在渗碳中出现异常组织时产生软点就更为明显。
元素对钢的性能的影响及裂纹的形成和影响
化学元素对钢的性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
模具钢与热处理
模具钢与热处理康爱军;马党参【摘要】This paper has discussed about the development of domestic mold steel in recent years and put forward its development orientation in future. This paper has also introduced the heat treatment process and heat treatment defects of mold steel, as well as the heat treatment process adopted by mold steel manufacturing enterprises.%论述了国内模具钢近年的发展情况，提出了国内模具钢的发展方向。
介绍了模具热处理工艺及热处理缺陷，介绍了模具钢生产企业热处理工艺采用情况。
【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】5页(P72-76)【关键词】模具钢;产品标准;热处理【作者】康爱军;马党参【作者单位】抚顺特殊钢股份有限公司技术中心,辽宁抚顺113001;钢铁研元总院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TG1621 概述随着工业技术的迅速发展，国内外的制造业逐渐用无切削、少切削加工工艺代替传统的切削加工工艺，从而使模具成为主要的成形（型）工具[1]。
由于使用模具批量生产制件具有高生产效率、高一致性、低的耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗、生物、能源等制造领域，在我国经济发展、国防现代化和高端服务中起到了十分重要的支撑作用，也为我国经济运行中的节能降耗作出了重要贡献。
工业要发展，模具须先行，没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。
热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂,这些你都了解吗？
癖接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹'冷裂纹、层状撕裂等.下面就各杵裂奴的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。
Ol热裂纹在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同.目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类.（1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S,P,C,Si黑高）和单相奥氏体钢、银基合金以及某些话合金焊逢中.这种裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂.防治措施为：在冶金因素方面，适当调整焊逢金属成分，缩短照性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入M。
、V、Ti.Nb等元素;在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
(2)近缱区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。
它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的.特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、畦、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度.(3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的芨性很低造成的.这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等,02再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高混合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。
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
金属热处理知识专题
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。
磨削烧伤和磨削裂纹的检查及防止措施
２．２ 热处理方面
淬火组织（马氏体）应力大，要充分减少和消除这种应力，淬火后应马上进行回火处理，温度与时间（或
次数）适当。
第一种磨削裂纹是工件在快速加热至 １００℃左右并迅速冷却而产生的。所以，为防止这第一种磨削裂
纹，工件应在 １５０～２００℃左右回火。第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至 ３００℃时，表面再次产生
较试验得出。
２ 防止磨削裂纹的措施
２．１ 磨削方面
（１）磨削裂纹的产生是因为磨削热所致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。
（２）选用硬度较软、粒度较粗的砂轮磨削，可降低磨削热，但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。
（３）即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度细的砂轮进行精磨（背
吃刀量较浅）。分开两台磨床进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。
（４）工件充分消除应力，工件必须自然冷却到常温才能进行磨削。如时间允许工件自然时效 １～２个
月，消除应力后再进行磨削。
（５）选用粒度较为锋利的砂轮，及时清除砂轮表面积屑，减少背吃刀量，增加走刀（磨削）次数，减小工作
台速度，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
高温回火（＜Ａｃ１）烧伤区呈暗黑色（黑斑、黑烧伤），二次淬火（＞Ａｃ１）烧伤区呈亮白色（白斑、“白烧伤”）。磁 粉探伤无法显示烧伤。
磨削裂纹较粗大时可用放大镜观察，细小裂纹采用磁粉或荧光探伤。有必要时，可用室温下的 ５％硝酸
酒精浸蚀数秒至 １ｍｉｎ。
对于热处理应力过大而引起磨削裂纹有争议时可采用 ６５～７０℃的 １∶１盐酸水溶液浸蚀 ５～１０ｍｉｎ比
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45圆钢冷拉拔后表面裂纹原因分析
45圆钢冷拉拔后表面裂纹原因分析钟芳华;李娟;纪仁峰;刘克明;钟凡;曾令宇【摘要】针对45圆钢冷拉拔后表面出现裂纹问题,从宏观和微观两方面对裂纹原因进行分析,结果表明圆钢表面裂纹是圆钢折叠缺陷经冷拉拔后在表面显露出来.可以通过严格执行检修和轧制制度来消除圆钢表面折叠.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】3页(P34-36)【关键词】45圆钢;冷拉拔;折叠【作者】钟芳华;李娟;纪仁峰;刘克明;钟凡;曾令宇【作者单位】宝钢特钢韶关有限公司,广东韶关512123;广东昆仑信息科技有限公司,广东韶关512123;宝钢特钢韶关有限公司,广东韶关512123;南昌工程学院江西省精密驱动与控制重点实验室,江西南昌330029;宝钢特钢韶关有限公司,广东韶关512123;宝钢特钢韶关有限公司,广东韶关512123【正文语种】中文【中图分类】TG115.245 钢属于中碳优质碳素钢，经过正火处理或调质处理后具有优良的综合力学性能，被广泛应用于机械制造行业中 [1-2]。
经调质处理后，具有较高的强度和塑性，并且具有一定的韧性，可用来制造齿轮、拉杆、曲轴等各种零件，这类零件大多要求产品表面具有高耐磨性和高硬度，而心部又必须具备高强度和韧性。
经过球化退火的45钢，可通过冷挤压成型直接制成零件，譬如推力杆、球形销等[3]。
所以，在机械制造行业中，通常对45 钢的内部和外部质量有比较严格的要求。
特别是对冷挤成型或冷拉拔后进行加工的零件，圆钢表面质量是其非常重要的一项指标，如果表面存在较严重的划伤、麻坑、折叠，将严重影响冷挤成型或冷拉拔后零件的质量，严重者造成产品报废。
某用户从我司购买一批φ25 mm规格的45圆钢，经酸洗后进行冷拉拔，拉拔后发现圆钢表面出现裂纹。
现对有裂纹的圆钢进行宏观和微观检验并进行分析。
1.1 宏观检验45钢冷拉拔后出现表面裂纹的宏观形态如图1所示。
从图中可以看出，裂纹延圆钢纵向呈长条状分布，贯穿整根圆钢，有些部位表面已剥落一层。
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（四）、淬火裂纹：
▪ 1、淬火目的：强化钢件，获得M。 ▪ 2、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂
纹和剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹 （轴向裂纹）且常出现于完全淬透的工 件上。 ▪ 3、纵向裂纹的原因： ▪ 碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、 尺寸、形状（管件内壁）和淬火加热温 度高。
▪ （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。
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C、工艺因素：
▪ （1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向 大；保温时间长，倾向大；加热炉（选 用真空或电炉）。
▪ （2）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂， 在Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却， 也不易淬裂）。
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B、合理安排工艺路线
▪ （1）、形状复杂精度高的零件，粗精加 工之间的淬火前应安排去应力退火。
▪ （2）、大截面零件（直径或厚度＞50） 的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件 淬火前应球化退火。
▪ （3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组 织。
▪ （4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免 偏析，严重时应降低淬火温度。
（三）、加热不当形成的裂纹：
▪ 升温速度过快（多出现于灰铸铁、 合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸 件）、表面增碳或脱碳[合金钢、低 碳马氏体钢20SiMn2MoV，高锰钢 (Mn13)]、过热或过烧（高速钢、不 锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、 对氢敏感的金相组织和三向应力。 措施：脱氢、低温回火、自然时效、 低氢淬火）
▪ 防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、 水-油淬火、水－空气双液淬火。
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高速钢的淬火
高速钢的淬火高速钢属莱氏体钢，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：?选用小钢锭开坯轧制各种规格的刀具原材料；?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；?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；?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。
引起高速钢过热、过烧组织的主要原因有：淬火加热温度过高，测温和控温仪表失准；盐浴炉淬火加热时，因盐浴表面烟雾导致辐射高温计测温出现误差；变压配电盘磁力开关失灵；刀具加热时离电极太近或埋入炉底沉积物中；原材料存在大量角状碳化物或碳化物不均匀度等级太高等。
酸洗资料及冷拔常用缺陷
酸洗资料及冷拔常用缺陷冷拔钢管中常见的缺陷及其处理方法1、折迭：拔制后，钢管内外表面呈现直线或螺旋方向的折迭，局部或通长的出现在钢管上。
产生的原因：管料表面有折迭或平杂物，有严重擦伤和裂纹，管料磨修处有棱角或深宽比（H/b）不够。
预防和消除方法：严格按照规程要求对管料进行修磨。
不合格管料不投产，防患于未然。
严格把好穿孔热序的质量关。
2、尺寸超差（包括壁厚超差，壁厚不均，直径超差，椭圆）直径超过了标准的偏差范围，在同一截面上管壁一边薄，厚，直径不等，长短轴之差超出标准规定。
产生的原因：1、拔制模具选择不光，或蕊棒（内模）调整不当。
2、拔模内模设计制造不合理或磨损严重，或硬度不够造成变形磨损。
3、热处理时间长，温度高。
或热处理性能不均匀。
4、空拔时增减壁的规律控制不当，拔制表编制不合理。
5、钢管矫直时被压扁，工卡量具未校零，误差大。
预防和消除方法：1、正确设计制造和选配拔管模具。
2、正确执行热处理制度，均匀加热。
3、正确调整矫直机，经常校对拔管机各部件位置和量具。
4、正确合理编制拔制表，掌握不同钢种、不同规格钢管的增减壁规律。
5、椭圆度不出格，判为合格品，椭圆度出格可重新矫直，局部椭圆度出格可切除。
3、划道：钢管表面上呈现纵向直线形的划痕称为划道。
划道长短不一，宽穿窄不等，多为沟状，可见沟底。
产生的原因：1、拔模内表不光滑，有裂纹或结金属。
2、锤头过渡部分有棱角，磨损工具。
3欠酸洗或毛管上残存氧化铁皮。
4、在涂润滑油时，磷化、皂化工序操作不当。
5、内外模已损伤或磨损严重。
6、中间退火不均，变形量不足。
预防和消除方法：1、提高拔管模具的表面质量。
2、氧化皮要酸洗，冲洗干净，涂层要均匀牢固。
3、锤头过渡部分要圆滑无棱角。
4、勤检查模具和钢管表面，发现问题及时处理。
4、抖纹：钢管表面沿长度方向呈高低不平的环形波浪或波浪逐个相同排列，局部的或通长的出现在钢管内外表面上。
产生的原因：1、热处理后的性能不均，润滑不良，皂化不均。
冷裂纹的处理方法
冷裂纹是在金属材料冷却过程中产生的裂纹，通常由于内部应力或合金元素的不均匀分布引起。
处理冷裂纹的方法取决于裂纹的具体情况和金属材料的类型。
以下是一些可能的处理方法：
1.预防措施：
–采取预防措施是最有效的方法。
在生产和加工过程中，应注意避免过快的冷却速度、适当的温度控制以及合适的热处理，以减轻内部应力，
降低裂纹的形成风险。
2.热处理：
–对于一些金属材料，特别是合金，进行适当的热处理可能有助于消除内部应力，减少裂纹的发生。
淬火、时效等热处理方法可以调整材料
的结构和性能。
3.应力退火：
–对于已经出现冷裂纹的金属材料，进行应力退火可能有助于减轻内部应力，减缓或停止裂纹的扩展。
4.热切割：
–在进行切割等工艺时，使用热切割而不是冷切割可能有助于减少裂纹的产生。
热切割可以通过加热刀具来降低切割过程中的内部应力。
5.选择合适的材料：
–在特定应用中，选择合适的金属材料也是减少冷裂纹的关键。
了解材料的热处理特性、冷却过程对材料的影响等信息是很重要的。
6.检测和修复：
–使用非破坏性检测技术，如超声波检测、X射线检测等，可以帮助发现潜在的冷裂纹。
一旦发现裂纹，可以考虑采用适当的修复方法，如
焊接、热处理等。
7.提高工艺控制：
–提高制造和加工工艺的控制水平，确保在生产中严格控制温度、冷却速度、合金元素分布等因素，有助于减少冷裂纹的发生。
对于具体的应用和材料，最佳的处理方法可能会有所不同。
在实际操作中，建议根据具体情况采用综合性的方法，同时根据需要咨询专业工程师或冶金专家的意见。
弹簧冷处理裂纹
弹簧冷处理裂纹
原则上，淬火后立即进行冷处理。
淬火后的弹簧在室温下放置后，残余奥氏体趋于稳定，残余奥氏体的转变非常缓慢，很难马氏体化。
如果淬火弹簧立即进行冷处理，则应进行淬火。
力的产生程度与残余奥氏体马氏体化所产生的力叠加在一起，就会出现与淬火裂纹相同的裂纹。
这种裂纹是春季冷处理裂纹。
小弹簧应力低，不易发生弹簧冷处理裂纹。
可以说，弹簧冷处理裂纹必然出现在大型弹簧或厚壁弹簧上。
为防止冷裂纹，冷处理前最好在100~130℃下稍微回火。
稳定残余奥氏体，降低淬火应力后，进行冷处理。
虽然这可以防止弹簧冷处理裂纹的发生，但稳定的残余奥氏体将保持完整。
残余奥氏体约为5%，原始奥氏体稳定，起到缓冲作用，这是一大优势。
冷处理开始时，在100℃沸水中回火是关键。
有时由于淬火硬度的测量，弹簧冷处理后的薄化区也会出现裂纹。
这是测量硬度后留下的残余应力。
这种残余应力将成为裂纹的诱因。
从冷处理温度回到室温，通常的做法是将冷处理后的弹簧放在空气中，放入水或热水中。
这种方法称为上坡淬火。
冷处理快速加热法有利于消除低温快速冷却引起的热应力。
如果冷处理后的零功置于空气中，经常会出现裂纹（称为冷处理加热裂纹），采用冷处理和快速加热可以防止此类裂纹的发生。
有两种类型的冷处理，使用干冰的普通冷处理（-78C）和使用液氮的超冷处理（-198t）。
其中，超低温处理效果最好。
但关键问题是，
无论是哪种冷处理，冷处理前必须将弹簧放入100C沸水中闻火味，冷处理后，弹簧放入水或热水中进行冷处理。
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3、可以采用磁力探伤法及荧光探伤法检查零件是 否有裂纹，需要有一定检测设备。
五、淬火过热与淬火裂纹
工件一旦过热，则奥氏体晶粒和马氏体针粗大，容易 产生显微裂纹。这种显微裂纹是淬火裂纹激发源，并发 展成为淬火裂纹。因此。过热容易淬火裂纹。 生产现场中淬火过热引起的淬火裂纹在工具钢中很 常见，特别是高合金工模具钢因淬火过热造成工件裂纹 的事例最多。
防止工模具零件因淬火过热开裂主要措施：
2、定期检查校对和维修测温仪表和控温仪表， 保证仪表运转正常用。保证测温、定温、调温时准 确无误； 3、要随时观察炉温的情况，采用二重或多重控 温，发现炉温异常变化时，及时解决，必要时立即 停产，重新测温，待炉温恢复正常后再进行生产；
4、设备要保证工艺要求。
锻造裂纹还是磨削裂纹等是很重要的，这 样便于准确查找裂纹发生在哪一工序，有 利于分析裂纹产生的原因。
淬火裂纹和磨削裂纹形态特征区别
淬火时未发现而在磨削发现 的裂纹，要区别是淬火裂纹 还是磨削裂纹，未污染时比 较容易，此时要看裂纹形态， 特别是裂纹发展方向，磨削 裂纹垂直于磨削方向，呈平 行线形态(如图1)或呈龟甲 状裂纹(如图2)。磨削裂纹 深度浅，而淬火裂纹一般都 比较深，与磨削方向无关， 多呈直线刀割状开裂。
六、加热速度过快、加热不均匀与淬火裂纹
高合金工模具工件多采用两段预热，减缓工件内外温差， 得到充分均匀加热，减少加热应力，缩短工件高温加热时间； 高合金工模具因成分中合金元素含量高，导热率低，加热 速度必须缓慢，加热过快容易导致开裂； 因炉渣温度高，工件接触到炉渣使工件局部温度升高，淬 火前要对盐浴炉认真清氧捞渣；
裂纹断口的显微形貌特征
在显微组织中，淬火裂纹沿晶界发展，若 不是晶界断裂而是晶内断裂，不是淬火裂纹。 如果裂纹周围有脱碳层存在，不是淬火 裂纹，裂纹淬火前就存在，因为淬火裂纹是 淬火冷却时产生的，不会发生脱碳现象。
四、检查裂纹的方法
1、可以肉眼或低倍放大直接观察，进一步还可用 浸油探伤法探查，即将零件浸入到煤油或汽油中， 稍后取出零件擦拭干净，再涂以石灰粉或其他白 粉，如有裂纹，则在白色部分有油渗出。 2、可以用锤击辨声方法检查是否开裂，锤击零件 时如果发出清脆的金属声音，尾音较长，即没有 裂纹；反之，若发出重浊声音，就出现裂纹。
电炉加热元件布置要均匀合理，以保证炉内温度均匀一致， 避免引起工件加热不均匀。
七、淬火冷却速度与淬火裂纹
加热零件高温急冷淬火，产生的热应力使零件外 层受压，内层受拉，对防止淬火有利。在马氏体Ms 至Mf温度区间发生相变应力，与热应力相反，在此
区域内冷却速度越大，则相变应力越大，表面层的
拉应力越大，容易导致淬火裂纹的发生。 零件在钢的马氏体转变Ms至Mf温度区间冷却速度 过大，使热应力与组织应力叠加，拉应力达到最大 值，容易发生裂纹。
工模具零件热处理开裂 分析与对策
一、 零件热处理裂纹产生的原因
零件在热处理过程中会产生很大的内应力(组织 应力和热应力)，超过钢的屈服强度时，会引起零件 变形；超过钢的抗拉强度时，则会造成零件开裂。 零件内应力有两种：压应力和拉应力。拉应力是 引起淬火裂纹的基本原因。
淬火裂纹的形成部位往往具备两个条件：一是具 有组织缺陷导致抗拉强度降低(原材料缺陷、设计及 机械加工不当造成的缺陷等)；二是该部位拉应力较 高，超过该处材料抗拉强度。
图l 平行线状磨削裂纹
图2 龟甲状磨削裂纹
裂纹发生的部位印 处、打钢印处及机械加工造成的表面缺 陷等部位，在这些部位发生的裂纹多属 淬火裂纹。
裂纹断口的宏观形貌特征
通过观察零件断口区分淬火裂纹还是淬火前的锻 造裂纹或其他情况造成的裂纹。
若断口呈白色或暗白色或浅红色(水淬造成的水 锈)，均可断定为淬火裂纹；若断口呈深褐色，甚 至有氧化色出现，就不是淬火裂纹，是淬火前存 在的裂纹，如锻造或压延时形成的裂纹，这些裂 纹都会因淬火而被扩大。因淬火裂纹形成温度低， 断口不会被氧化的。
实际生产对零件采用双液淬火、分级淬火和等温淬 火等，其目的就是为了在马氏体转变区域内缓冷，尽 量使零件内外层同时发生组织转变，力求使组织应力 达到最小值，以避免裂纹的发生。表1是某厂生产的 高速钢制弧形键槽铣刀，由于采用的冷却方式不同则 产生裂纹的数量和百分率也不同。
八、清洗过早引起的淬火裂纹
尺寸较大的工件，淬火冷却后表面看 上去冷的差不多了，但其心部温度仍比较 高，仍在进行着马氏体转变。此时若将工 件放入冷水中（特别在冬季的冷水中）清 洗，等于在马氏体转变区域内加速冷却， 产生的内应力将会增加，使工件发生开裂， 这种裂纹仍为淬火裂纹。因此，工件必须 完全冷透后再清洗。
二、裂纹的类型
按裂纹的方向区分：有纵向裂纹、横向 裂纹、弧形裂纹和网状裂纹(又称龟裂)等；
按裂纹发生的位置区分：有表层裂纹 (或称表面裂纹)和内部裂纹； 按裂纹发生在不同的工序区分：有锻造 裂纹、焊接裂纹、淬火裂纹、回火裂纹、 冷处理裂纹、酸洗裂纹及磨削裂纹等。
三、裂纹的分辨方法
如何区分究竟是淬火裂纹、回火裂纹、
图3 m=12、外径 Φ170mm的 W18Cr4V钢盘形 齿轮铣刀裂纹
防止工模具零件因淬火过热开裂主要措施：
1、制定正确合理的加热温度和加热方法。如对 一些大规格碳化物偏析较严重的高合金钢工模具， 应采取下限的淬火加热温度，为保证加热充分，可 适当延长加热时间，对一些带尖角的零件应离炉内 加热体远一些，在盐浴炉中工件距电极距离不得小 于50mm，以免引起尖角过热；
九、萘状断口与淬火裂纹
萘状断口是一种具有与萘的闪光相似的粗糙断口，是高速钢 零件常见缺陷。产生萘状断口零件显微组织特点是奥氏体晶 粒很大且不均匀，个别粗大晶粒尺寸可达0.1～1mm。 萘状断口对钢性能影响：其淬火回火后硬度和红硬性与正常 零件基本相当，但强度明显降低，特别是韧性更低。用高速 钢模具一旦产生萘状断口，在淬火时容易形成淬火裂纹，校 直时易压断，易崩刃和折断。 萘状断口的形成：一是钢在锻、轧等热塑性变形时终了温度 过高（1050～1000℃）时；二是重复淬火时无中间退火或退 火不充分造成。 萘状断口防止措施：①严格控制终锻温度，使其≤1000℃。 ②锻件毛坯充分退火。③返修零件在重新淬火前必须进行充 分退火， 退火硬度≤HRC28。