熱處理工藝之熱處理基礎(chǔ)知識(shí)40問之四
發(fā)布人：admin 時(shí)間：2021-12-14 點(diǎn)擊量：806
31、鋼件的冶金質(zhì)量對淬火裂紋有何影響
鋼件可用鍛件、鑄件、冷拉鋼材、熱軋鋼材等加工而成，各種毛坯或材料生產(chǎn)過程中均可能產(chǎn)生冶金缺陷，或者將原料的冶金缺陷遺留給下道工序，最后這些缺陷在淬火時(shí)可擴(kuò)展成淬火裂紋，或?qū)е铝鸭y的發(fā)生。
如鑄鋼件在熱加工工藝過程中因加工工藝不當(dāng)，在內(nèi)部或表面可能形成氣孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷；在鍛件毛坯中，有可能形成縮孔、偏析、白點(diǎn)、夾雜物、裂紋等。這些缺陷對鋼的淬火裂紋有很大的影響。一般說來，原始缺陷越嚴(yán)重，其淬火裂紋的傾向性越大。
32、鋼的含碳量和合金元素對鋼的淬裂傾向有何影響
鋼的含碳量和合金元素對鋼的淬裂傾向有重要影響。一般說來，隨著馬氏體中含碳量的增加，增大了馬氏體的脆性，降低了鋼的脆斷強(qiáng)度，增大了淬火裂紋傾向。在含碳量增加時(shí)，熱應(yīng)力影響減弱，組織應(yīng)力影響增強(qiáng)。
水中淬火時(shí)，工件的表面壓應(yīng)力變小，而中間的拉應(yīng)力極大值向表面靠近。油中淬火時(shí)，表面拉應(yīng)力變大。所有這些都增加了淬火開裂傾向。
而合金元素對淬裂的影響是復(fù)雜的，合金元素增多時(shí)，鋼的導(dǎo)熱性降低，增大了相變的不同時(shí)性；同時(shí)合金含量增大，又強(qiáng)化了奧氏體，難以通過塑性變形來松弛應(yīng)力，因而增大熱處理內(nèi)應(yīng)力，有增加淬裂的傾向。
然而合金元素含量增加，提高了鋼的淬透性，可用較緩和的淬火介質(zhì)淬火，可以減少淬裂傾向。此外有些合金元素如釩、鈮、鈦等有細(xì)化奧氏體晶粒的作用，減少鋼的過熱傾向，因而減少了淬裂傾向。
33、原始組織對淬裂性有何影響
淬火前鋼件的原始組織狀態(tài)和原始組織對淬裂的影響很大。片狀珠光體，在加熱溫度偏高時(shí)易引起奧氏體晶粒長大，容易過熱，所以對原始組織為片狀珠光體的鋼件，必須嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。否則，將因鋼件過熱導(dǎo)致淬火開裂。
具有球狀珠光體原始組織的鋼件，在淬火加熱時(shí)，因?yàn)榍驙钐蓟锉容^穩(wěn)定，在向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程中，碳化物的溶解，往往殘留少量的碳化物，這些殘留碳化物阻礙了奧氏體晶粒長大，與片狀珠光體相比，淬火可以獲得較細(xì)的馬氏體，因此原始組織為均勻球狀珠光體的鋼對減少裂紋來說，是淬火前較理想的組織狀態(tài)。
34、為何會(huì)發(fā)生重復(fù)淬火開裂現(xiàn)象
在生產(chǎn)中，常常產(chǎn)生重復(fù)淬火開裂現(xiàn)象，這是由于二次淬火前未進(jìn)行中間正火或中間退火所致，未經(jīng)退火而直接二次淬火，組織中沒有阻礙奧氏體晶粒長大的碳化物存在，奧氏體晶粒極易顯著長大，引起過熱。因此在二次淬火中進(jìn)行一次中間退火，同時(shí)也可通過退火來達(dá)到完全消除內(nèi)應(yīng)力的目的。
35、零件尺寸和結(jié)構(gòu)對淬裂性有何影響
零件的截面尺寸過小和過大都不易淬裂。截面尺寸小的工件淬火時(shí)，心部很易淬硬，而且心部和表面的馬氏體形成在時(shí)間上幾乎是同時(shí)進(jìn)行的,組織應(yīng)力小，不容易淬裂。
截面尺寸過大的零件，特別是用淬透性較低的鋼制造時(shí)，淬火時(shí)不僅心部不能硬化，甚至連表層也得不到馬氏體，其內(nèi)應(yīng)力主要是熱應(yīng)力，不易出現(xiàn)淬火裂紋。因此，對于每一種鋼制的零件，在一定的淬火介質(zhì)下，存在著一個(gè)臨界淬裂直徑，也就是說在臨界直徑的零件具有較大的淬裂傾向性。
出現(xiàn)淬裂的危險(xiǎn)尺寸可能因鋼的化學(xué)成分而波動(dòng)、加熱溫度和方法不同而發(fā)生變化，不可千篇一律。零件的尖角、棱角、等幾何形狀因素，使工件局部冷卻速度的急劇變化，增大了淬火的殘余應(yīng)力，從而增大了淬火的開裂傾向。
零件截面不均勻性的增加，淬裂傾向也加大，零件薄的部位在淬火時(shí)先發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，隨后，當(dāng)厚的部位發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，使薄的部位承受拉應(yīng)力，同時(shí)在薄厚交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而常出現(xiàn)淬火裂紋。
36、工藝因素對淬火裂紋有何影響
工藝因素（主要是淬火加熱溫度，保溫時(shí)間，冷卻方式等因素）對淬火裂紋傾向影響較大。熱處理包括加熱、保溫、冷卻等過程。熱處理不僅在冷卻（淬火）時(shí)可以產(chǎn)生裂紋，加熱時(shí)如果加熱不當(dāng)也可能形成裂紋。
37、加熱不當(dāng)可引起哪些裂紋
升溫速度過快引起的裂紋,表面增碳或脫碳引起的裂紋,過熱或過燒引起的裂紋,在含氫氣氛中加熱引起的氫致裂紋。
38、升溫速度過快為何會(huì)引起裂紋
一些材料在鑄造時(shí)由于結(jié)晶過程的不同時(shí)性必然形成成分不均勻，組織不均勻，鑄態(tài)材料的非金屬夾雜物。如鑄態(tài)高錳鋼中硬而脆的碳化物相、高合金鑄鋼中成分偏析和疏松等缺陷的存在等因素，在大型工件快速加熱時(shí)，可能形成較大的應(yīng)力，從而出現(xiàn)開裂。
39、表面增碳或脫碳為何會(huì)引起裂紋
合金鋼零件在以碳?xì)浠衔餅闅庠吹谋Ｗo(hù)氣氛爐（或可控氣氛爐）中進(jìn)行加熱時(shí)，由于操作不當(dāng)或失控，爐內(nèi)碳勢增高，可使得加熱的工
件表面碳含量超過工件的原始碳含量。在隨后的熱處理時(shí)，操作者仍按原鋼件的工藝規(guī)程進(jìn)行淬火，從而產(chǎn)生淬火裂紋。
在對高錳鋼的鑄件進(jìn)行熱處理時(shí)，表層如發(fā)生脫碳、脫錳，工件表面將出現(xiàn)裂紋；低合金工具鋼、高速鋼在熱處理加熱時(shí)，如表面產(chǎn)生脫碳，也有可能產(chǎn)生裂紋。
40、過熱或過燒為何會(huì)引起裂紋
高速鋼、不銹鋼工件，因淬火加熱溫度較高，一旦加熱溫度失控，很容易造成過熱或過燒，從而引起熱處理裂紋。
鋼件可用鍛件、鑄件、冷拉鋼材、熱軋鋼材等加工而成，各種毛坯或材料生產(chǎn)過程中均可能產(chǎn)生冶金缺陷，或者將原料的冶金缺陷遺留給下道工序，最后這些缺陷在淬火時(shí)可擴(kuò)展成淬火裂紋，或?qū)е铝鸭y的發(fā)生。
如鑄鋼件在熱加工工藝過程中因加工工藝不當(dāng)，在內(nèi)部或表面可能形成氣孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷；在鍛件毛坯中，有可能形成縮孔、偏析、白點(diǎn)、夾雜物、裂紋等。這些缺陷對鋼的淬火裂紋有很大的影響。一般說來，原始缺陷越嚴(yán)重，其淬火裂紋的傾向性越大。
32、鋼的含碳量和合金元素對鋼的淬裂傾向有何影響
鋼的含碳量和合金元素對鋼的淬裂傾向有重要影響。一般說來，隨著馬氏體中含碳量的增加，增大了馬氏體的脆性，降低了鋼的脆斷強(qiáng)度，增大了淬火裂紋傾向。在含碳量增加時(shí)，熱應(yīng)力影響減弱，組織應(yīng)力影響增強(qiáng)。
水中淬火時(shí)，工件的表面壓應(yīng)力變小，而中間的拉應(yīng)力極大值向表面靠近。油中淬火時(shí)，表面拉應(yīng)力變大。所有這些都增加了淬火開裂傾向。
而合金元素對淬裂的影響是復(fù)雜的，合金元素增多時(shí)，鋼的導(dǎo)熱性降低，增大了相變的不同時(shí)性；同時(shí)合金含量增大，又強(qiáng)化了奧氏體，難以通過塑性變形來松弛應(yīng)力，因而增大熱處理內(nèi)應(yīng)力，有增加淬裂的傾向。
然而合金元素含量增加，提高了鋼的淬透性，可用較緩和的淬火介質(zhì)淬火，可以減少淬裂傾向。此外有些合金元素如釩、鈮、鈦等有細(xì)化奧氏體晶粒的作用，減少鋼的過熱傾向，因而減少了淬裂傾向。
33、原始組織對淬裂性有何影響
淬火前鋼件的原始組織狀態(tài)和原始組織對淬裂的影響很大。片狀珠光體，在加熱溫度偏高時(shí)易引起奧氏體晶粒長大，容易過熱，所以對原始組織為片狀珠光體的鋼件，必須嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。否則，將因鋼件過熱導(dǎo)致淬火開裂。
具有球狀珠光體原始組織的鋼件，在淬火加熱時(shí)，因?yàn)榍驙钐蓟锉容^穩(wěn)定，在向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程中，碳化物的溶解，往往殘留少量的碳化物，這些殘留碳化物阻礙了奧氏體晶粒長大，與片狀珠光體相比，淬火可以獲得較細(xì)的馬氏體，因此原始組織為均勻球狀珠光體的鋼對減少裂紋來說，是淬火前較理想的組織狀態(tài)。
34、為何會(huì)發(fā)生重復(fù)淬火開裂現(xiàn)象
在生產(chǎn)中，常常產(chǎn)生重復(fù)淬火開裂現(xiàn)象，這是由于二次淬火前未進(jìn)行中間正火或中間退火所致，未經(jīng)退火而直接二次淬火，組織中沒有阻礙奧氏體晶粒長大的碳化物存在，奧氏體晶粒極易顯著長大，引起過熱。因此在二次淬火中進(jìn)行一次中間退火，同時(shí)也可通過退火來達(dá)到完全消除內(nèi)應(yīng)力的目的。
35、零件尺寸和結(jié)構(gòu)對淬裂性有何影響
零件的截面尺寸過小和過大都不易淬裂。截面尺寸小的工件淬火時(shí)，心部很易淬硬，而且心部和表面的馬氏體形成在時(shí)間上幾乎是同時(shí)進(jìn)行的,組織應(yīng)力小，不容易淬裂。
截面尺寸過大的零件，特別是用淬透性較低的鋼制造時(shí)，淬火時(shí)不僅心部不能硬化，甚至連表層也得不到馬氏體，其內(nèi)應(yīng)力主要是熱應(yīng)力，不易出現(xiàn)淬火裂紋。因此，對于每一種鋼制的零件，在一定的淬火介質(zhì)下，存在著一個(gè)臨界淬裂直徑，也就是說在臨界直徑的零件具有較大的淬裂傾向性。
出現(xiàn)淬裂的危險(xiǎn)尺寸可能因鋼的化學(xué)成分而波動(dòng)、加熱溫度和方法不同而發(fā)生變化，不可千篇一律。零件的尖角、棱角、等幾何形狀因素，使工件局部冷卻速度的急劇變化，增大了淬火的殘余應(yīng)力，從而增大了淬火的開裂傾向。
零件截面不均勻性的增加，淬裂傾向也加大，零件薄的部位在淬火時(shí)先發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，隨后，當(dāng)厚的部位發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，使薄的部位承受拉應(yīng)力，同時(shí)在薄厚交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而常出現(xiàn)淬火裂紋。
36、工藝因素對淬火裂紋有何影響
工藝因素（主要是淬火加熱溫度，保溫時(shí)間，冷卻方式等因素）對淬火裂紋傾向影響較大。熱處理包括加熱、保溫、冷卻等過程。熱處理不僅在冷卻（淬火）時(shí)可以產(chǎn)生裂紋，加熱時(shí)如果加熱不當(dāng)也可能形成裂紋。
37、加熱不當(dāng)可引起哪些裂紋
升溫速度過快引起的裂紋,表面增碳或脫碳引起的裂紋,過熱或過燒引起的裂紋,在含氫氣氛中加熱引起的氫致裂紋。
38、升溫速度過快為何會(huì)引起裂紋
一些材料在鑄造時(shí)由于結(jié)晶過程的不同時(shí)性必然形成成分不均勻，組織不均勻，鑄態(tài)材料的非金屬夾雜物。如鑄態(tài)高錳鋼中硬而脆的碳化物相、高合金鑄鋼中成分偏析和疏松等缺陷的存在等因素，在大型工件快速加熱時(shí)，可能形成較大的應(yīng)力，從而出現(xiàn)開裂。
39、表面增碳或脫碳為何會(huì)引起裂紋
合金鋼零件在以碳?xì)浠衔餅闅庠吹谋Ｗo(hù)氣氛爐（或可控氣氛爐）中進(jìn)行加熱時(shí)，由于操作不當(dāng)或失控，爐內(nèi)碳勢增高，可使得加熱的工
件表面碳含量超過工件的原始碳含量。在隨后的熱處理時(shí)，操作者仍按原鋼件的工藝規(guī)程進(jìn)行淬火，從而產(chǎn)生淬火裂紋。
在對高錳鋼的鑄件進(jìn)行熱處理時(shí)，表層如發(fā)生脫碳、脫錳，工件表面將出現(xiàn)裂紋；低合金工具鋼、高速鋼在熱處理加熱時(shí)，如表面產(chǎn)生脫碳，也有可能產(chǎn)生裂紋。
40、過熱或過燒為何會(huì)引起裂紋
高速鋼、不銹鋼工件，因淬火加熱溫度較高，一旦加熱溫度失控，很容易造成過熱或過燒，從而引起熱處理裂紋。
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