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山西锻打件淬火裂纹与回火脆性缺陷的分析与对策
2021.09.24

许多对机械性能和表面硬度要求较高的大锻打件在锻造后须进行粗加工,然后进行淬火和回火热处理或表面淬火。在热处理过程中,由于温度的快速变化,会产生很大的温度应力。由于相变还会发生结构应力,该结构应力和锻件中存在的残余应力叠加在一起,因此,如果合成拉伸应力超过材料的拉伸强度,并且没有塑性变形松弛,则会发生各种形式的开裂和裂纹。如大锻件的截面尺寸较大,加热和冷却过程中温度分布不均,相变的过程较为复杂,残余的应力较大,各宏观与微观缺陷程度不同,导致纵向、横向、表面和中心裂纹、表面裂纹和表面剥落等,塑性差、韧性低,都会加剧裂纹的萌生和扩展过程,往往形成即时或延迟的裂纹失效,甚至爆燃和自然开裂,造成较大经济损失。


9Cr2Mo钢轧辊的表面淬火产生横向裂纹,在淬火、回火和加热过程中过热,回火不足,高残余内应力保留在中心。未来工频热处理表面淬火时,中心拉应力和残余应力叠加,高过钢的强度限度,导致三段断裂,对该锻打件的断口分析表明,裂纹起源于过热粗晶中心,沿径向有径向撕裂边,表层为细瓷表面淬火层。


防范淬火裂纹的一般对策是:


1、运用合理热处理的规范,控制加热速度和冷却工艺,减少加热的缺陷和温度应力;


2、避免锻件出现严重的冶金缺陷和残余应力;


3、淬火之后及时进行回火。


回火脆性是由于碳化物沉淀或磷、锡、锑、砷等有害微量元素沿晶界聚集而导致脆性增加的趋势。


防范回火脆性的对策是:


1、降低钢中有害元素的含量;


2、减少钢中的偏析;


3、避免锻打件在回火脆性温度区进行热处理,并适当快速冷却,以防范有害成分富集。