預(yù)防淬火裂紋的方法一:材料選擇
淬火裂紋一旦發(fā)生,絕大多數(shù)情況下將造成零件的報廢,因而預(yù)防淬火裂紋的產(chǎn)生非常重要。設(shè)計者應(yīng)正確地選擇材料,合理地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,提出恰當?shù)臒崽幚砑夹g(shù)要求。零件設(shè)計完成后,熱處理工藝人員要對圖樣進行工藝性審查。最后工藝人員還要全面分析、妥善安排工藝路線等。
鋼材的選擇應(yīng)由材料工程師和設(shè)計師聯(lián)合進行,其選用主要從技術(shù)性和經(jīng)濟性兩個方面進行分析。
所謂經(jīng)濟性,一般是從價值工程觀點出發(fā),在滿足性能要求的前提下,應(yīng)選擇價格便宜、工藝性好、不易淬裂的鋼種。當然,對于重要零件,從使用的安全性出發(fā),選用較貴的材料也是許可的,要經(jīng)過綜合分析對比做出選擇。同時,還必須將材料費用,加工費用,以及管理費用結(jié)合起來,即總的制造費用是最低的。
技術(shù)性主要指零件的服役性能和工藝性能兩方面。屬于零件服役條件的要求,最基本的是零件受力狀態(tài),以及所需要的性能,如抗拉強度、疲勞強度、耐磨性、耐沖擊性、耐腐蝕性等,也就是說,通過熱處理后可是零件滿足上述一項或幾項要求。此外,為了加工和熱處理,材料應(yīng)有較好的加工性,熱處理性能要好,易于淬火,變形小,淬裂傾向性小。
技術(shù)性和經(jīng)濟性二者常常是有矛盾的,必須綜合分析確定。
在工藝上一個重要因素就是盡量減小淬裂傾向。在滿足經(jīng)濟性和技術(shù)性以后,就要考慮材料的淬裂傾向。從減小淬裂傾向出發(fā),應(yīng)注意以下問題。
碳是影響淬裂傾向的一個重要因素,碳含量提高,Ms點降低,淬裂傾向度增大,在滿足基本性能如硬度、強度的前提下,盡量選用較低的碳含量。隨著含碳量的降低,鋼不產(chǎn)生裂紋的臨界直徑可以增大。當碳的質(zhì)量分數(shù)低于0.3%以下時,在各種截面尺寸下均不易脆裂。
合金元素對淬裂傾向的影響主要體現(xiàn)在對淬透性、Ms點,晶粒度長大傾向、脫碳的影響上。
合金元素通過對淬裂傾向的影響,從而影響到淬裂傾向,一般來說買這種影響有兩個方面。一方面,淬透性增加,淬裂性增加;另一方面,淬透性增加們可以選用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)和減少淬火變形的方法(如等溫淬火、分級淬火等)來防止復(fù)雜零件的變形與開裂。例如,用Cr12MoV、W18Cr4V、4Cr5W2VSi等鋼,采用油淬、硝鹽浴淬火以及空冷淬火等可以達到硬化。對于形狀復(fù)雜的工模具,為了避免淬火開裂,選擇淬透性較好的鋼,并用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)是一個較好的方案。
合金元素對Ms的影響較大,一般來說,Ms越低的鋼,淬裂傾向越大。當Ms點高時,相變生成的馬氏體可能立刻被自回火,從而消除一部分相變應(yīng)力,可以避免發(fā)生淬裂。當碳含量確定以后,應(yīng)該選用少量的合金原色,或者含對Ms點影響較小的元素的鋼種。
選擇鋼材時,還應(yīng)考慮過熱敏感性。過熱敏感的鋼,容易產(chǎn)生裂紋。所以選擇材料應(yīng)該引起重視。采用鋁鐵合金脫氧,或鋼種含有釩、鈦、鈮等元素的鋼,其過熱傾向較小。
脫碳不僅使零件力學(xué)性能如硬度、強度、耐磨性和疲勞強度下降,而且脫碳層中殘存較大的拉應(yīng)力,導(dǎo)致淬火裂紋或磨削裂紋。鋼材的脫碳敏感性與化學(xué)成分有關(guān)。鋼中碳含量增高,特別是硅、硼、鋁等元素含量較高時,容易脫碳。
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