大型鍛件的缺陷與對策:淬火裂紋與回火脆性
大型鍛件的缺陷與對策:淬火裂紋與回火脆性
許多對力學性能與表面硬度要求高的大鍛件,鍛后要經粗加工,再進行調質熱處理或表面淬火。在熱處理時,由于溫度急劇變化,將產生很大的溫度應力。由于相變還產生組織應力,和鍛件存在的殘余應力疊加,合成的拉應力值如果超過材料的抗拉強度,并且沒有塑性變形松弛,將會產生各種形式的開裂和裂紋。例如縱向、橫向、表面和中心裂紋,表面龜裂和表層剝離等。
由于大鍛件截面尺寸大,加熱、冷卻時溫度分布不均勻,相變過程復雜,殘余應力大,而且程度不同地存在著各種宏觀和微觀缺陷,塑性差,韌性低,這都能加劇裂紋萌生與擴展的過程,往往形成即時的或延時的開裂破壞,甚至炸裂與自然置裂等,造成重大經濟損失。
9Cr2Mo鋼軋輥表面淬火橫向裂紋,在調質淬火加熱時出現過熱,而且回火不足,心部保留較高的殘余內應力,在以后的工頻熱處理表面淬火時,心部拉應力與殘余應力迭加,超過該鋼的強度極限,引起斷裂為三段。斷口表明:裂紋源于過熱粗晶的心部,沿徑向有放射狀的撕裂棱,表層為細瓷狀的表淬層。
防止淬火裂紋的一般對策是:
1)采用合理的熱處理規范,控制加熱速度與冷卻過程,減少加熱缺陷與溫度應力;
2)避免鍛件中存在嚴重的冶金缺陷與殘余應力;
3)淬火后及時回火。
回火脆性系碳化物析出或磷、錫、銻、砷等有害微量元素沿晶界聚集而引起的脆性增大的傾向。
防止回火脆性的對策是:
1)減少鋼中有害元素的含量;
2)減少鋼中偏析;
3)避免在回火脆性溫度區熱處理,適當快冷,防止有害組元富集。
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