鋼制零件形成淬火裂紋的原因分析 鋼制零件在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢品或在使用期間的失效，原因是多方面的，但淬火裂紋的出現(xiàn)卻是一個(gè)重要原因。 由于零件在淬火過程中，表面和心部的冷卻速度不一樣，因此形成馬氏體的先后也不一樣。當(dāng)零件表面先形成馬氏體時(shí)，便給尚處于奧氏體狀態(tài)的心部以拉力，這時(shí)，由于奧氏體的塑性很好，此應(yīng)力可以通過奧氏體的塑性變形而被松馳。但是，當(dāng)這部分奧氏體冷卻下來向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于先期形成的馬氏體硬度高，脆性大，塑性極小，故后形成的馬氏體部分對(duì)它產(chǎn)生的拉應(yīng)力迅速增大。一旦超過材料的強(qiáng)度極限，就會(huì)引起開裂。另外，即使這種拉應(yīng)力沒有超過材料的強(qiáng)度極限，但由于材料內(nèi)部的缺陷而造成強(qiáng)度降低，也會(huì)引起開裂。這就是引起淬火開裂的物理機(jī)理，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，又具體以8種形式表現(xiàn)出來。 1 原材料已有缺陷而導(dǎo)致的淬裂 如果原材料表面和內(nèi)部有裂紋，在熱處理之前未發(fā)現(xiàn)，有可能形成淬火裂紋。在金相顯微鏡下觀察，該裂紋兩側(cè)有脫碳層，且脫碳層中鐵素體的晶粒粗大。 2 夾雜物導(dǎo)致的淬裂 如果零件內(nèi)夾雜物嚴(yán)重，容易造成應(yīng)力集中，淬火時(shí)將有可能產(chǎn)生裂紋。 3 因原始組織不良而導(dǎo)致的淬裂 （1）若鋼的顯微組織具有嚴(yán)重的帶狀偏析或化學(xué)成分嚴(yán)重偏析，在淬火時(shí)會(huì)引起極大的組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力。再者，碳化物聚集處易發(fā)生過燒現(xiàn)象，因而使零件容易發(fā)生開裂。 （2）如果鋼在淬火前殘余內(nèi)應(yīng)力較大，在淬火時(shí)容易造成開裂，出現(xiàn)該情況的零件，往往存在晶粒粗大，有魏氏組織等現(xiàn)象。 （3）零件經(jīng)一次淬火后若需返修，在第二次淬火前又未經(jīng)消除組織應(yīng)力，則有可能在第二次淬火中產(chǎn)生裂紋，其裂紋往往沿著第一次的淬硬層分布。 4 淬火溫度不當(dāng)而造成的兩種淬裂 （1）儀表的指示溫度低于爐子實(shí)際溫度，使實(shí)際淬火溫度偏高，造成過熱淬火，導(dǎo)致零件發(fā)生開裂。凡過熱淬火開裂的顯微組織，均存在著晶粒粗大和粗大馬氏體，產(chǎn)生的裂紋主要以沿晶的形式存在。 （2）鋼件實(shí)際含碳量高于鋼材牌號(hào)所規(guī)定的含量，若按原牌號(hào)作正常工藝淬火時(shí)，等于提高了鋼的淬火溫度，故容易造成零件過熱和晶粒長(zhǎng)大，使淬火時(shí)應(yīng)力增大而可能引起淬裂。 5 淬火時(shí)冷卻不當(dāng)而造成的淬裂 淬火時(shí)由于冷卻不當(dāng)，也會(huì)使零件發(fā)生淬裂事故。例如45號(hào)鋼在淬火時(shí)有形成淬火裂紋的傾向。尤其當(dāng)碳含量處于上限以及零件直徑在7～8MM時(shí)易發(fā)生開裂。故淬火時(shí)選擇合適的冷卻介質(zhì)極其重要。另外，一些零件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，截面尺寸變化又較大，如果冷卻劑選擇不當(dāng)，壁薄部位容易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致淬裂。 6 機(jī)械加工缺陷導(dǎo)致的淬裂 由于機(jī)械加工不良，在零件表面留下了深而粗的刀痕，在淬火冷卻時(shí)，造成該處應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂紋。 7 零件外形對(duì)淬火裂紋的影響 零件幾何形狀不合理或截面過渡區(qū)厚薄相差較大，在淬火時(shí)均易因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，另外，若零件的鍛造流線分布不良，亦可能在淬火時(shí)造成淬裂缺陷。 8 不及時(shí)回火導(dǎo)致的開裂 淬火后如不能及時(shí)回火，以致組織應(yīng)力未能及時(shí)消除，將可能因淬火殘余應(yīng)力過大而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。特別是對(duì)于尺寸較大的工件，淬火后雖然表面已冷到室溫，但心部尚未冷透，心部奧氏體組織仍在向馬氏體轉(zhuǎn)變，應(yīng)力在不斷增加，也就是說，淬火過程還在零件內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行，以致在室溫放置一段時(shí)間后，零件才發(fā)生開裂。