模具鋼材淬火裂紋-縱向裂紋
淬火顯微裂紋系微觀應力(第二類應力)引起。淬火裂紋系宏觀裂紋,主要由宏觀應力引起。在實際生產中,鋼制工件常由于結構設計不合理、鋼材選擇不當、淬火溫度控制不正確、淬火冷速不合適等因素,一方面增大淬火內應力,會使已形成的淬火顯微裂紋擴展,形成宏觀的淬火裂紋,另一方面,由于增大了顯微裂紋的敏感度,增加了顯微裂紋的形成可能性。
鋼件淬火時一旦產生宏觀的淬火裂紋,將使產品報廢。所以了解淬火裂紋的形態,分析其原因,掌握其規律性,對于探索防止淬火裂紋的措施有重要意義。
由于裂紋形成的原因和情況不同,它在鋼件中分布型式不同,最常見的淬火裂紋基本類型通常分縱向裂紋、橫向裂紋、網狀裂紋和剝離裂紋四種。
縱向裂紋,又稱軸向裂紋,是生產中最常見的一種淬火裂紋。這類裂紋特征是沿軸向分布,由工件表面裂向心部,深度不等,一般深而長,在鋼件上常有一條或數條。由于工件的幾何形狀的變化,或者由于內部組織缺陷的影響,裂紋的走向也將改變。
生產實踐表明,縱向裂紋常發生在完全淬透的工件上。由于表明產生切向拉應力比軸向應力大,而且當它超過該區域的斷裂強度Sk時,則形成縱向裂紋。
鋼件在完全淬透時,工件的中心和表面都得到馬氏體組織,內外硬度相近。但工件和中心的組織轉變是不同時進行的。由于淬火時表面冷的快,先發生奧氏體向馬氏體轉變。等表層馬氏體已完成時,中心才開始進行奧氏體向馬氏體轉變。由于馬氏體比容大,最終形成的組織應力在表面形成拉應力,心部形成壓應力。同時由于冷卻的不同時性,熱應力則是表面壓應力,心部拉應力。一般來說,相對截面尺寸不太大,工件全部淬透,與組織應力相比,熱應力較小,二者疊加之后,表面仍然為拉應力,心部為壓應力。當表面的切向拉應力比軸向拉應力大,而且超過鋼的破斷抗力時,便可能形成由表面向內部的縱向裂紋。
鋼件形成縱向裂紋的傾向和以下因素有關:
⒈鋼中含碳量
當鋼中含碳量增加,且馬氏體中的固溶碳含量增加時,組織應力影響增大,縱向淬裂的傾向增大。⒉鋼材冶金質量
當鋼中夾雜物、碳化物含量高時,在軋制或鍛造鋼材的夾雜物和碳化物將沿著軸向呈線狀分布或帶狀分布,則橫向的斷裂抗力要大大低于軸向斷裂抗力。因此在同樣的淬火應力作用下,甚至是切向應力略小于軸向應力時,也能由于切向應力的作用,使工件形成由表面向中心的縱向裂紋。⒊模具工件的尺寸大小
模具工件的尺寸小,相變的不同時性和冷卻的不同時性所引起的應力較小,不易淬裂;截面尺寸大的模具工件,表面呈壓應力也不易淬裂。www.syfukang.com所以對于一種鋼在同一種淬火介質中淬火時,在淬透情況下存在一個淬裂的危險截面尺寸。從45鋼與55鋼裂紋率與模具工件截面尺寸的關系可以看出對裂紋最敏感的截面尺寸是5~8㎜,其峰值為6~7㎜之間,峰值處裂紋出現率高達100%。⒋模具工件形狀的影響
模具工件的形狀對淬火裂紋的影響是很復雜的。圓套或空心厚壁管類零件,淬火裂紋常產生在內孔壁上。淬火時由于內孔冷卻較慢,熱應力較小,內孔表面在組織應力作用下一般處于拉應力狀態,而且切向拉力較大,內孔越小,冷速越慢,熱應力則大為減少,切向拉應力就變得更大,當應力超過斷裂抗力則產生縱向裂紋。⒌淬火加熱溫度
淬火溫度升高,奧氏體晶粒長大,鋼的斷裂抗力降低,則淬裂傾向增大。由于切向拉應力比軸向應力大,因此產生縱向裂紋。更多信息
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