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        大型零件淬火裂紋分析

        作者: 來源: 日期:2020-07-05 10:12:55 人氣:8134
               1、大型零件淬火裂紋的形成
               (1)大型零件淬火殘余應力為熱應力型

               淬火介質的冷卻能力越強、截面尺寸越大、加熱溫度越高,淬火殘余應力越大。

               (2)應力作用方式與開裂原因
               冷卻末期,外層金屬已冷到低溫,內部金屬的溫度必然高于外層。當其繼續降溫時,因伴隨體積收縮受到外層金屬的強力約束,而在中心部位產生三維拉應力,最大拉應力作用在截面的中心處。金屬力學性能理論表明,金屬在三維拉應力作用下,大大約束了塑性變形能力,使其轉變為脆性狀態,極易產生低應力脆性斷裂;這就是具有珠光體組織的大件心部金屬,在熱應力型應力作用下形成裂紋的根本原因。

               (3)斷口特征
               1)短圓柱型  
        常為縱向裂開,當高度為直徑的兩倍左右時,有橫斷現象。多見于碳素工具鋼,這些零件中心往往存在網狀滲碳體,降低鋼的強度并沿其擴展。

               2)軸類  
               當軸向與切向最大拉應力超過零件中心處材料的強度時,首先在該處開裂。隨后在淬火應力的作用下,裂紋分別沿縱向和橫向由內向外擴展,直到在外表面露出裂紋。但是裂紋也可能終止于內部某處成為內裂。當殘余應力足夠大時,可能在淬火末期自行完全斷開。然而更多時候是在露出零件表面裂紋的基礎上,通過機加工等辦法而顯現。在長度遠大于直徑的時候,橫斷比縱裂更多見,而且同一零件上可能產生多處橫斷或縱裂。裂紋源通常位于截面中心處,當截面中心附近區域存在冶金缺陷時,裂紋源才可能偏離截面中心處。

               3)齒圈類  
               一般為中碳鑄鋼制造,只能形成徑向裂紋。裂源為橫斷面的幾何中心處或鑄造的熱節點處,并由此通過齒圈中心的徑向面,由里向外擴展,最終裂開。

               4)炸裂的內裂:
               炸裂是有傷害危險的開裂,應注意防范。炸裂發生在冷卻末期以后。

               5)斷口特征  斷裂面平齊,無明顯塑性變形發生,呈典型的脆性斷口。

               (4)內部冶金缺陷的作用  

               大件截面中心及其附近,是熱應力型應力的最大拉應力存在和作用的位置,這里又是許多冶金缺陷產生或存在的部位。這些缺陷是重要的促裂、誘裂因素,也是大件淬裂的天然裂源和直接原因。由于種種原因的制約與影響,目前我國大型鑄鍛件的綜合冶金質量還很不理想,因而成為影響大件淬裂的最重要的實際因素之一。

               應當注意的是:存在于大型零件表面上的一切能引起應力集中效應的因素,在淬火過程中,決無誘發和促進裂紋作用。故此,熱處理之前不必要清除大型鑄鍛件的表面缺陷。

               2、大件淬裂的預防措施

               (1)利用熱處理基本應力的交互作用和雙重作用特征,設計或改進大件的淬火工藝;
               (2)利用預冷降溫的方法;
               (3)淬火冷卻不進行到低溫;
               (4)及時回火注意回火冷卻方法。

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