零件热处理裂纹的分析与对策

1、零件热处理裂纹的分析与对策零件在热处理过程中产生的裂纹是最严重的热处理缺陷之一。这种缺陷通常是无法补救的，零件只能报废，因而它引起了热处理工作者的特别重视。1零件热处理裂纹产生的原因    零件在热处理过程中会产生很大的内应力(组织应力和热应力)，当这些应力超过钢的屈服强度时，会引起零件的变形；当应力更大，超过钢的抗拉强度时，则会造成零件的开裂。    作用在零件上的应力有两种：压应力和拉应力。淬火时形成的拉应力是引起淬火裂纹的主要原因。但是当钢的塑性较高时，即使有较大的拉应力也不会引起零件的开裂，比如没有发生组织转变的去应力退火，获得较多残留奥氏体的等

2、温淬火等。只有在应力较大，又具备了高硬度、脆性大的组织时，才容易造成零件的开裂。故淬火裂纹的形成必须同时存在两个条件：一是具有脆性组织；二是拉应力超过了此时钢的抗拉强度(当然其他情况也能促使零件裂纹发生，比如原材料缺陷、设计及机械加工不当造成的缺陷等)。2关于裂纹的类型    裂纹的分类方法各种各样。按裂纹的方向分，有纵向裂纹、横向裂纹、弧形裂纹和网状裂纹(又称龟裂)等；按裂纹发生的位置分，有表层裂纹(或称表面裂纹)和内部裂纹；按裂纹发生在不同的工序分，有锻造裂纹、焊接裂纹、淬火裂纹、回火裂纹、冷处理裂纹、酸洗裂纹及磨削裂纹等。零件在热处理过程中以淬火裂纹为最多。3裂纹的分

3、辨方法    如何区分究竟是淬火裂纹、回火裂纹、锻造裂纹还是磨削裂纹等是很重要的，这样便于准确查找裂纹发生在哪一工序，有利于分析裂纹产生的原因。    第一，注意淬火裂纹和磨削裂纹形态的不同。对于淬火时未发现而在磨削后才发现的裂纹，要区别是淬火裂纹还是磨削裂纹。在裂纹未附着污染物时比较容易，此时注意裂纹的形态，特别是裂纹发展的方向，磨削裂纹是垂直于磨削方向的，呈平行线形态(如图1所示)，或呈龟甲状裂纹(如图2所示)。磨削裂纹的深度根浅，而淬火裂纹一般都比较深  比较大，与磨削方同无关，多呈直线刀割状开裂。img/img图l 

4、  平行线状磨削裂纹img/img   第二，注意裂纹发生的部位。尖锐的凹凸转角处、孔的边缘处、刻印处、打钢印处及机械加工造成的表面缺陷等部位，在这些部位发生的裂纹多属淬火裂纹。    第三，通过观察零件的裂断面来区分是淬火裂纹还是淬火前的锻造裂纹或其他情况造成的裂纹。若裂纹断面呈白色或暗白色或浅红色(水淬时造成的水锈)，均可断定为淬火裂纹，若裂纹断面呈深褐色，甚至有氧皮出现，那就不是淬火裂纹，系淬火前就存在的裂纹，是零件经过锻造或压延时形成的裂纹，这些裂纹都会因淬火而被扩大。因淬火裂纹基本上是在MS点以下时形成的，其断面是不会被氧化的。

5、60;   第四，在显微组织中，淬火裂纹是沿晶界断裂，若不是沿晶界断裂，而是沿晶内断裂，则属于疲劳裂纹。    第五，如果裂纹周围有脱碳层存在，那就不是淬火裂纹，而是淬火前就存在的裂纹，因为淬火裂纹是淬火冷却时产生的，绝不会发生脱碳现象。4检查裂纹的方法检查零件有无裂纹，最简单、最常用的方法是将零件喷砂后用肉眼直接观察，或使用放大镜观察零件的表面即可。当用眼睛或放大镜看不到裂纹时，还可用浸油探伤法检查。即将零件浸入到煤油、汽油等油中，稍后取出零件用棉纱擦拭干净，再涂以石灰粉或其他白粉，如有裂纹，则在白色部分有油渗出。有经验的检查人员还可以用敲击的方法检查出是否有裂

6、纹，即用小锤等轻轻敲击零件，如果发出清晰的金属声音，尾音比较长，即可掣。为没有裂纹；反之，若发出重浊的声名，就出现了裂纹。还可以采用磁力探伤法及荧光探伤法检查零件是否有裂纹。5淬火过热与淬火裂纹    零件被加热到高出工艺规定的某一淬火加热温度并在一定的加热时间里，便会造成工件的淬火过热。过热温度会因钢种的不同而不同。工件一旦过热，则奥氏体晶粒粗化，生成的马氏体针也粗大。容易产生马氏体微裂纹。这种马氏体的微裂纹是淬火裂纹的激发源，并发展成为淬火裂纹。过热使钢的性能变坏，强度与塑性大大降低。    生产现场中淬火过热引起的淬火裂纹在工具钢中最为常见，特别是

7、高速工具钢因淬火过热造成工件裂纹的事例最多，这是由于高速钢的淬火加热温度接近其熔点，因此稍有不慎即可引起过热，甚至过烧。某厂在热处理一批W18Cr4V钢制模数为m=12、外径为170mm的盘形齿轮铣刀时，工艺规定的淬火加热温度为1270，但由于控温仪表失灵，表指温度比实际炉温低35，幸亏操作者发现炉温的变化，立即采取终止生产进行重新测温的措施，避免了大批过热产品的发生，但仍有少量齿轮铣刀出现了过热引起的裂纹，如图3所示。金相检查发现淬火晶粒粗大，裂纹均发生于网状碳化物处，由此可见裂纹系加热温度过高所致。因过热形成的共晶碳化物沿晶界呈网状分布，在晶界上形成一层硬壳使钢产生了很大的脆性，阻碍了钢的

8、塑性变形，在淬火冷却时产生的极大应力作用下引起淬火裂纹。img/img图3  m=12、外径为170mm的W18Cr4V钢盘形齿轮铣刀上的裂纹    防止零件因淬火过热而产生裂纹的主要措施是：工艺员要制定正确合理的加热温度和加热方法。如对一些大规格碳化物偏析较严重的高速钢刀具，应采取高速钢下限的淬火加热温度，为保证加热充分，可适当延长加热时间，对一些带尖角的零件应离炉内加热体远一些，在盐浴炉中工件距电极盼距离不得小于50mm，以免引起尖角过热。对测温仪表和控温仪表要定期检查校对和维修，保证仪表始终在运转正常的条件下使用。仪表员要保证测温、定温、调温时准确

9、无误。淬火工要随时观察炉温的情况，发现炉温有异常变化时，及时找工艺员或仪表员等有关人员解决，必要时立即停产，重新测温，待炉温恢复正常后再进行生产。设备要保证工艺要求。6. 加热速度过快、加热不均匀与淬火裂纹零件加热速度过快和加热不均匀会使应力增加，尤其是合金元素较多、导热性较差和尺寸较大的高合金钢工件，在淬火加热前若不进行充分的预热，则在淬火时会因加热速度过快和加热不均而很可能导致产生裂纹。生产中高速钢工件多采用550600和850900 的两段预热，以减缓高速钢工件的加热速度，并使其得到充分均匀地加热，从而减少加热时的应力，同时也可缩短高速钢工件的高温加热时间。因炉渣的温度一般都比较高，工件

10、一旦接触到炉渣使工件局部温度升高，淬火工在工作前要对盐浴炉进行认真清氧捞渣，将炉底的残渣必须捞净。电阻炉的电阻丝布置要均匀合理，以保证炉内温度均匀一致，避免引起工件加热不均匀。7. 淬火冷却速度与淬火裂纹零件产生淬火裂纹的原因是多方面的，但就发生的时间来说，多是在淬火冷却过程中发生的。更具体的讲，裂纹是发生在零件冷至钢的马氏体转变点Ms至Mf点之间的冷速过大，此期间热应力与组织应力会达到最大值，很容易造成零件淬火裂纹发生。裂纹能否产生取决于淬火时热应力与组织应力的和是正（拉应力）还是负（组织应力）。若两者之和为正则可能发生裂纹，若为负则不会发生裂纹。零件从奥氏体化温度以大于临界冷却速度的急冷，

11、导致产生热应力，使外层受压，内层受拉，这对防止淬火裂纹将起着有效的作用。从这个意义上讲，在奥氏体区域快速冷却对防止淬火裂纹发生是有利的。与此相反，在马氏体区域内的冷却与相变应力有关，在此区域内冷却速度越大，则相变应力越大，表面层的拉应力越大，因而容易导致淬火裂纹的发生。在实际生产中，对不同的钢材和具体的零件采用双液淬火、分级淬火和等温淬火等，其目的就是为了在马氏体转变区域内缓冷，尽量使零件内外层同时发生组织转变，力求使组织应力达到最小值，以避免裂纹的发生。表1是某工具厂生产的高速钢制弧形键槽铣刀（钢的化学成分相同），由于采用的冷却方式不同则产生裂纹的数量和百分率也不同。img/img 

12、;  8.   清洗过早引起的淬火裂纹尺寸较大的工件，淬火冷却后表面看上去冷的差不多了，但其心部温度仍比较高，仍在进行着马氏体的转变。此时若将工件放入冷水中（特别在冬季的冷水中）清洗，等于在马氏体转变区域内加速冷却，产生的内应力将会增加，使工件发生开裂，这种裂纹仍为淬火裂纹。因此，工件必须完全冷透后再清洗。9. 萘状断口与淬火裂纹萘状断口是高速钢的一种常见缺陷。正常的高速钢断口是细陶瓷状，淬火过热的断口较粗糙，萘状断口则是一种具有特殊闪光、与萘的闪光相似的粗糙断口。产生萘状断口的钢，其显微组织的特点是奥氏体晶粒很大且不均匀，个别粗大晶粒尺寸可达0.11mm。产生萘

13、状断口的钢，其淬火、回火后的硬度和红硬性与正常断口的钢基本上是相当的，但机械强度明显降低，特别是韧性更低。有关资料介绍，通过试验表明：W9Cr4V2在1220三次淬火、560三次回火（产生严重的萘状断口）同1220一次淬火、560三次回火（正常断口）相比较，前者较后者弯曲强度降低25%，拉伸强度降低30%35%，扭转强度降低40%，冲击韧度降低65%。用高速钢制造的刀具一旦产生萘状断口，在淬火冷却时容易形成淬火裂纹，校直时易压断，使用中易崩刃和折断。关于萘状断口的形成，通常发生在下面两种情况：一是钢在锻、轧等热塑性变形加工时的终了温度过高（10501000）时；二是重复淬火时没有经过中间退火或

14、退火不充分造成。防止萘状断口产生的措施应注意以下几点：严格控制终锻温度，使其不高于1000。锻件毛坯必须经充分退火。返修的高速钢工件在重新淬火前必须进行充分退火， 退火后的硬度HRC28。10. 脱碳与淬火裂纹脱碳分完全脱碳（铁素体脱碳）和不完全脱碳，即保留一部分残余碳量的脱碳。生产现场中遇到的多是不完全脱碳。零件不管是在热处理前或淬火加热过程中，如果产生脱碳，则由于脱碳的表层与未脱碳的内部化学成分不同，因而在淬火时发生相变的时间就不相同，马氏体的膨胀量也不相同，这样就使零件内应力增大而容易产生裂纹。例如，当高速钢的含碳量为0.8%时，其Ms点为150；如果因表面脱碳使脱碳层的含碳降低为0.4

15、%时，其Ms点为330。在淬火冷却时，由于相变首先从脱碳层开始，当脱碳层的马氏体转变已经完成或正在大量转变时，其心部还没有开始转变，这时表层处于压应力状态。当工件温度降至150以下时，非脱碳的内部开始马氏体的转变，但此时脱碳的表层已经完成了马氏体的转变，表层比较硬，故难以产生塑性变形，此时表层处于强大的拉应力状态，很容易使零件发生开裂。某厂生产的W9Mo3Cr4V钢制内孔车刀热处理后产生了裂纹，将车刀横断面进行宏观腐蚀后检查，发现车刀四周均有严重脱碳层，其深度约为1.5mm左右。造成脱碳的原因是车刀在锻造后退火时产生的脱碳层未加工掉而在淬火时发生了裂纹。之所以断定系锻造退火时发生的脱碳，是因为

16、在同一盐炉中淬火加热的其他高速钢工件未发现脱碳现象。再说在盐浴炉中淬火加热中很少发现如此严重的脱碳事故。另一工厂生产的柴油机气门弹簧在使用中发生疲劳裂纹，弹簧材料为50CrVAl钢丝，860淬火油冷，460回火，硬度为4349HRC。对断裂的弹簧钢丝进行金相检查，发现有表面脱碳，而这种脱碳在原材料钢丝中并未发现，这说明弹簧脱碳是在热处理淬火加热时产生的。可见弹簧疲劳裂纹与表面脱碳有关，因为表面脱碳后使表层强度降低，容易发生疲劳裂纹甚至发展到疲劳断裂。防止零件淬火加热时的脱碳有以下几方面的措施：对进厂的各种原盐要进行严格检验，不符合技术标准要求的原盐不使用。零件在盐浴炉中加热时，要认真脱氧捞渣，

17、不要只脱氧不捞渣，因为炉底的渣子含有很多氧化物。零件在电阻炉中加热要通保护气体或采用其他保护介质加以保护，以防脱碳。工件表面如果已生锈或有氧化皮，淬火加热前要清除干净。若毛坯件有脱碳层存在，热处理前要彻底加工去除掉。在有条件的情况下采用真空炉进行淬火加热。完全脱碳是专为一些特殊需要的零件而设计的。由于脱碳层软而韧，即便由于内层马氏体的膨胀使外层受到拉应力也不会出现裂纹，这样一来，内层的马氏体被包上了一层软的脱碳层，成为内层坚硬、外层又软又韧的状态，从而得到了耐冲击性非常好的零件。防弹钢板等零件就是通过这种先表层完全脱碳后再进行淬火的热处理方法得到的。 miketyson 发表于 09-4-24

18、 22:37i=s 本帖最后由 miketyson 于 2009-4-24 22:42 编辑 /isize=4   零件热处理裂纹的分析与对策（3）/size哈尔滨第一工具厂（黑龙江  150020） 祝国华  战祥丽11. 重复淬火与淬火裂纹重复淬火容易产生淬火裂纹，这是因为重复淬火会使钢的晶粒粗化，同时重复淬火增加了淬火加热时的脱碳机会，脱碳到一定量时也容易发生淬火裂纹。马氏体的膨胀量随含碳量的增加而增大，因此，脱碳层的马氏体膨胀量比基体要小，这种马氏体膨胀量的差异也是引起淬火裂纹的原因之一，故重复淬火的工件更要注意防止脱碳。造成

19、零件重复淬火的原因有如下情况：淬火温度低，或虽然加热温度正常，但加热时间不足，造成淬火加热不够充分，致使淬火后硬度不足，只好重新淬火。 回火温度高且回火时间长，将淬火硬度合格的零件回火后硬度降低了。淬火回火后的工件弯曲变形超差（特别是那些大型长棒形工件如拉刀等），且又无法使其达到合格，只好退火重新淬火后再校直。产品混料。比如高速钢W18Cr4V钢与W9Mo3Cr4V钢混在一起，或产品跟单上标注的钢材与实际产品钢材不符。比如产品为W18Cr4V 钢，而产品跟单上写的是W9Mo3Cr4V钢，若按W9Mo3Cr4V钢淬火加热，淬火后W18Cr4V 钢的硬度必然低。避免重复淬火的办法是针对上述不同原因

20、采取相应措施，如严格按工艺文件规定的淬火加热温度和加热时间生产；保证控温仪表和加热设备始终处于正常运转；加强生产管理，不要造成混料、错料事件发生；零件重新淬火前必须进行退火处理，零件重复淬火只能进行一次；认真校直，避免出现返修品。12. 渗碳与淬火裂纹进行渗碳的零件，通常采用WC=0.10.25%的低碳钢。渗碳深度一般为0.52mm（根据零件的性能要求而确定），渗碳层的WC以0.91.1%为佳。零件渗碳后淬火，由于表面层含碳量高，其表面层能获得比内部大的马氏体膨胀量，使表面受压应力，从而防止了淬火裂纹的发生。但是当渗碳过度时反而容易引起淬火开裂，这是因为渗碳过度，渗碳层就会成为硬而脆的碳化物层

21、，容易产生淬火裂纹。过度渗碳还会出现网状渗碳体而导致晶界裂纹。再有渗碳若浓度不均匀时，则淬火时会发生不同的组织转变而引起裂纹。若渗碳后的冷却速度过快，在应力作用下也能引起裂纹，这种情况多发生在合金元素含量较多的渗碳钢件中。13. 淬火加热炉与淬火裂纹淬火裂纹与加热炉的关系也是很重要的，若淬火加热炉满足不了零件淬火加热的要求，会影响产品的质量。比如工件外形很大，而炉膛较小，在加热时工件外边沿距炉子加热体太近而造成工件外层边沿的过热，特别是那些带有尖角的零件，会因热效应更容易造成工件过热而发生淬火裂纹。根据生产实践，工件在盐浴炉中进行淬火加热时，工件的外边沿距电极的距离不得小于50mm，以防引起工

22、件表面过热和不慎使工件接触到电极引起串电烧伤工件。如果加热炉的功率不够或电极长期使用变细变短等原因造成炉子升温缓慢，影响工件的加热质量，为保证工件加热充分，相应加热时间要延长，易引起工件的脱碳。加热炉的发热体（电极、电阻丝等）布置不合理或使用中部分损坏造成了炉温不均。再有淬火裂纹与加热炉的类型也有很大关系。最不容易发生淬火裂纹的是真空加热炉，因为真空炉是辐射加热，具有加热缓慢、炉温均匀、无氧化脱碳等优点，是一种不容易引起淬火裂纹的加热炉。燃料炉多是以重油或液化石油气作为燃料的火焰加热炉，零件与这种火焰直接接触的部分常常发生过热，此外，使用这种燃料时从燃料中产生的氢气会渗入到钢件表面而产生脆性，

23、助长了淬火裂纹的形成，这就是燃料炉淬火裂纹发生率高的原因，现在这种燃料加热炉使用的越来越少了。盐炉与电炉虽然不如真空炉，但比燃料炉要好得多，也比较经济适用，所以到目前为止，盐浴炉和电炉仍被广泛使用。不过我们应重视先进的真空热处理技术，在有条件的情况下，要采用和推广真空热处理。14. 钢材质量与淬火裂纹钢材中的非金属夹杂物、疏松、缩孔和气孔等缺陷使钢材致密性较差，非金属夹杂物强烈地破坏了钢的连续性，若非金属夹杂物成大块状存在其危害更大，是产生淬火裂纹的起源。另外，缩孔、气孔是应力集中的一些缺口，热处理时容易由此开裂。钢中存在严重的碳化物偏析时，对钢材质量的影响非常大。这种情况多见于过共析高合金钢

24、中，因该类钢成分的特点是组织中存在较多的二次碳化物和共晶碳化物，这些碳化物未经过压力加工（如锻造等）前呈明显的带状偏析，使钢产生很大的脆性，淬火时产生的内应力如不能为材料的塑性变形所低消和缓解时，便会引起淬火零件的开裂，裂纹多见于碳化物偏析最严重的地方。在高速钢中碳化物堆集处，颗粒较小的碳化物数量较少，奥氏体晶粒容易长大，故在正常温度下也会容易造成局部过热。碳化物级别过高，会使淬火奥氏体合金度不一致，从而造成工件在冷却时马氏体转变不一致性和不同时性，使内应力增加从而会引起淬火裂纹。某厂在热处理一批W18Cr4V钢制齿轮滚刀时（规格为M10），1280油淬后发现有两件齿轮滚刀内孔壁产生了很深的纵

25、向裂纹，沿裂纹剖开，其断面经腐蚀后，金相检查可见明显的碳化物宽带，碳化物不均匀度为9级，因此判定裂纹由此原因造成的。钢中若存在数量较多的大块角状碳化物时，淬火时粗大的角状碳化物对阻碍晶粒长大的作用小，使晶粒容易长大，从而容易引起钢的过热，强度降低，而产生淬火裂纹。碳素工具钢和合金工具钢如因退火不佳而形成片状珠光体和网状碳化物等，容易使零件产生裂纹。这是因为网状碳化物使钢的强度和钢性大为降低。相同成分的钢，片状珠光体与珠状球光体相比较，前者较后者在较低的淬火温度下结束相变，因而在较低温度下其晶粒即开始长大，从而可引起钢的过热，强度降低。防止因钢材质量不佳造成淬火裂纹，应做好如下几方面的工作：（1

26、）对进厂的钢材一定要严格检验，不合格的钢材坚决拒之门外。（2）“漏网之鱼”何时都有，不合格的钢材不能投入生产。（3）对碳素工具钢和合金工具厂要进行良好的退火，防止网状碳化物的产生。（4）对一些碳化物偏析比较严重的大规格、高合金工具钢工件，淬火前要对坯件进行镦拔锻造加工，使碳化物不均匀度得到良好的改善。（5）对一些特大规格的高速钢刀具虽然进行了锻造，但碳化物偏析仍较严重，以及由于各种原因不能进行锻造加工来改善碳化物不均匀度的长棒形大直径刀具（如直径90mm的大规格高速钢拉刀等产品，其直径越大，碳化物偏析越明显），所以应在保证各项性能质量要求的前提下，应尽量采用比较安全合理的热处理工艺。可按下面的

27、工艺进行生产：淬火：第一次预热550600；第二次预热850900； 高温加热（W18Cr4V为12701275，W9Mo3Cr4V为12251230，W6Mo5Cr4V2为12201225）。第一次分级冷却580620；第二次分级冷却400450；等温冷却250280。第一次预热时间不少于60min，第二次预热时间为高温加热时间的2 倍，两次分级冷却时间与高温加热时间相同，等温时间为60120min。回火：在第一次回火中，刀具等温冷却后空冷至5060，然后放入250300的盐浴炉中预热30min，再移入回火炉中缓慢升温至560保温60min，随后出炉在空气中缓冷至室温。冬季天冷要放入铁筒或空

28、闲炉中缓冷至室温，及时进行第二次回火。因大量残余奥氏体基本上在第一次回火冷却过程中完成回火马氏体的转变，会产生很大内应力，为尽快消除这些内应力，应及时进行第二次回火。第二、三、四次回火前同样要进行250300预热30min，以减少回火加热过快造成的应力，这是避免发生回火裂纹非常有效的措施。15.  锻造与淬火裂纹工件在锻造时会因各种原因如冶金缺陷，像非金属夹杂、缩孔及气泡等在锻造时均能引起裂纹。另外锻造时工件入炉时温度过高、升温太快、加热温度过高、锻造时变形太大以及变形不均、终锻温度过低及锻造后冷速过快等原因都能引起锻造裂纹，这些裂纹有的深藏在内部，有的暴露在表层。有些锻造

29、裂纹热处理前未被发现，但在热处理时扩展了，使工件在淬火工序发生了开裂。某厂曾有三件由254mm（10in）钢锭锻成的9Cr2钢轧辊，粗加工后辊身直径200mm；第一件在淬火时裂为两段，当即停止了另两件的淬火并进行分析。通过对两件未淬火的轧辊做超声波探伤，均发现内部缺陷严重，并集中分布在相当于钢锭冒口的一端。进行横向切片检查发现裂纹已扩展到接近轧辊的表面，并在心部发现有铸锭在凝固收缩时产生的孔洞。这样的钢件发生淬火开裂就不足为怪了。 miketyson 发表于 09-4-24 22:37i=s 本帖最后由 miketyson 于 2009-4-24 22:44 编辑 /isize=5 

30、  零件热处理裂纹的分析与对策（4）/size哈尔滨第一工具厂（黑龙江  150020） 祝国华  战祥丽16. 零件的形状与淬火裂纹热处理零件的形状与淬火裂纹有密切关系，而零件的形状与设计有关。那些形状复杂、截面变化大、厚薄相关悬殊、带有尖角沟槽的零件，淬火冷却时会产生极为复杂的内应力，非常容易引起淬火裂纹。对热处理来说，较好的形状应该是：截面变化比较均匀；不产生应力集中的区域，也就是无缺口效应。形状不好的零件，无论技术多么娴熟也很难完全防止淬火裂纹的发生。以下形状的零件淬火裂纹发生的概率非常大。图4 和图5 为横截面急剧变化的淬火裂纹，图6

31、 为尖角和孔穴处的淬火裂纹，图7 和图8为键槽的淬火裂纹，图9 为斧头薄刃处的淬火裂纹。以上零件之所以容易产生裂纹是因为发生裂纹的部位均属于应力集中区域，即尖角处和截面急剧变化的交界处。这些区域在淬火时，常由于应力过大而引起淬火开裂。有资料介绍，尖角处的应力约为平滑面部位的10倍左右，有人称尖角是导致淬火裂纹的致命因素。因此，尖角的转角处最好做成半径R=35mm的圆角，若做不到，那怕有1mm半径的圆角或倒一下角也是好的。有人做过试验，当半径为5mm时，尖角的影响减半，半径为15mm时则被全部消除。img/img  防止或减少此类零件淬火裂纹的措施：（1）改善零件的不良形状，

32、如在其壁厚处开工艺口；在其壁薄处加加强筋；将厚薄悬殊部位做成一定斜度；在满足零件性能要求的前提下，将壁厚部分和壁薄部分做成组合件。（2）直径比较大的零件最好做成空心的。（3）尖角改成圆角，那怕有1mm的圆角或倒角也好。（4）孔的入口处和出口处往往容易发生淬火裂纹，在出入口处倒一下角，最好用粘土或石棉泥将孔堵上，使其不产生缺口效应。（5）对结构复杂、截面厚薄相差较大的工件，可选用淬透性大的钢材，以便在冷却时能选用分级淬火等缓慢的冷却方式，这样既能满足硬度要求又能防止产生淬火裂纹。（6）在淬火操作上注意不要冷透，最好冷到5060左右（用手可以触摸的程度），不经清洗在盐浴炉中立即回火，使淬火应力得到

33、及时消除，对防止淬火裂纹起到很好的作用。17. 冲刻标记与机械加工不当造成零件表面缺陷引起的淬火裂纹用尖锐的字头在零件表面冲刻标记或机械加工不当造成零件表面有较深的刀纹时，在这些部位造成应力集中容易引发零件的淬火裂纹。图10 为由冲刻标记造成的淬火裂纹。img/img  图10     从刻印标记处产生的淬火裂纹防止由此产生淬火裂纹的办法是：不要在零件表面冲刻各种标记，实在需要有标记时，可用万能笔书写等办法解决；机械加工时不能使工件表面加工的过于粗糙，更不要造成深的刀纹。18. 冷处理与冷处理裂纹一般来说，冷处理原则上应在工件淬火后内

34、外完全冷至室温后立即进行，因此说冷处理实际就是淬火过程的继续。其目的是将组织中残余奥氏体更多、更完全地转变为马氏体，以提高工件的硬度、强度、耐磨性和尺寸的稳定性。对高速钢来说还可以减少回火次数。冷处理有采用固态二氧化碳、酒精等冰冷剂（-78至-80）的普通冷处理和采用液氮（-196）的超冷处理等两种。生产中主要采用普通冷处理。零件冷处理时发生裂纹是经常遇到的问题，这是由于淬火冷却时产生的淬火应力因冷处理而增大了，再有冷处理使大量残余奥氏体转变成马氏体而产生的相变应力，这两方面的应力叠加在一起往往就会产生与淬火裂纹相同的裂纹，这就是冷处理裂纹。如何防止冷处理裂纹的发生呢？零件淬火冷透后就应立即进

35、行冷处理，但在实际生产中很难这样做，因淬火后立即冷处理产生裂纹的概率很大。英国G·S·考普认为：为了得到较好的效果，冷处理应采用连续冷却，但是这时形成裂纹的危险性又会显著增加，即便对形状简单的工具也是如此。日本大和久认为：为了防止冷处理裂纹，应在冷处理前于100130略微回一下火，也就是说，在使残余奥氏体稍许稳定化、同时降低淬火应力之后，再进行冷处理，这样做可以说基本上可完全防止冷处理裂纹。某工具厂热处理一批Cr12MoV钢制滚丝轮时，1130高温加热，油冷，淬火后硬度4852HRC，完全冷却后于-78%冷处理。冷处理后发现沿键槽处开裂，几乎全军覆没。分析其原因，由于采用1

36、130的高温加热，淬火冷却后残余奥氏体量可达85%左右，冷处理时将有大量残余奥氏体马氏体化，必然产生相当大的相变应力，发生开裂是难免的。后改为淬火油冷至室温，然后在500520回火1h，再冷至室温进行冷处理，使一部分残余奥氏体在第一次回火冷却时发生了转变，这样一来相应就减少了冷处理时产生的应力，没有再发生裂纹。冷处理后再于500520回火两次，每次1h，回火后硬度6062HRC。如何进行冷处理及如何防止冷处理裂纹发生，各厂有不同的方法和措施。但有一条必须注意，冷处理前零件一定要冷透。另外，在对高速钢等高合金钢零件冷处理时不要连续降温，要分段降温，即在-20-30停留20min左右，再继续降温到

37、-70-80。零件冷处理后不要立即从冷处理炉中取出，应等其温度回升到-30左右时取出，待零件完全恢复到室温后要及时回火，消除应力。19. 焊接裂纹这里所述焊接裂纹，是指对焊接刀具在焊缝处发生的裂纹。为节约昂贵的高速钢材，高速钢刀具的刃部使用高速钢制作，柄部使用45钢或40Cr钢等价格便宜的钢制作。为此，生产中用对焊的方法使两种钢材焊接在一起，这样在两种钢材之间有一条焊缝。若焊接质量不佳，在焊缝处存在气孔、氧化物夹杂或局部脱焊（没焊合）等，则在热处理后都会出现裂纹，或在校直时焊缝开裂，断裂面多呈深褐色，有的还会有氧化皮等。防止裂纹发生的措施：（1）要严格按焊接工艺进行操作。（2）要注意焊接前焊接

38、坯料的对焊面一定要清理干净，不能生锈，更不能有氧化皮或其他脏物存在。20. 敲击裂纹这种裂纹主要发生在淬火后的杆状刀具在敲击校直时形成的裂纹。杆状刀具淬火后发生弯曲变形是经常发生的，只能用校直的办法来解决，当采用敲击校直时，若敲击用力过大或反复敲击，被敲击部分会引起冷作硬化，被敲击处的组织受到破坏而产生较大应力，甚至出现肉眼难以发现的微细裂纹，酸洗时或在长期存放与使用中便会产生裂纹，这就是敲击引起的敲击裂纹。这种裂纹主要发生在淬火后的杆状刀具（如细长拉刀、长钻头等）敲击校直过程中。敲击校直的方法如图&&所示。将弯曲的工件放在钢铁制平台上，用锤子锤击工件弯曲的凹面，锤头要有一定的

39、硬度，或用淬火回火后的剁刀置于弯曲工件的凹面，用锤子锤击剁刀的刀背。img/img  图11  敲击校直示意图1.剁刀  2.锤子  3.弯曲的工件  4.平台为防止造成敲击裂纹，剁刀的刀刃不能太尖，要磨成一圆弧，敲击时不能用力过大，敲击点应均匀分布在凹面的一定范围内，不能集中在一个部位敲击，更不能多次反复敲击一点。敲击时要注意安全，戴好手套和防护面罩。敲击过的工件最好不要酸洗，非要酸洗时酸洗时间要短，以防引起裂纹。敲击校直的方法一般适用在其他校直方法达不到目的时才使用，或弯曲量不大的工件采用敲

40、击校直。建议尽量不采用或少采用这种校直方法。 miketyson 发表于 09-4-24 22:37i=s 本帖最后由 miketyson 于 2009-4-24 22:46 编辑 /isize=5   零件热处理裂纹的分析与对策（5）/size哈尔滨第一工具厂（黑龙江  150020） 祝国华  战祥丽21. 热点校直(对称火焰校直)时产生的裂纹    热点校直是用氧乙炔火焰热点(加热)弯曲工件的凸面，是利用热涨冷缩的作用使弯曲的工件得以校直。热点要均匀分布在工件的凸面上，不要集中在一个部位上加热。热点的数量和分

41、布情况，要根据弯曲工件的具体情况而定，如工件的弯曲量、弯曲部位和弯曲范围等。热点校直适用于细长的、直径或有效厚度不大的薄片工件的校直，如细长的轴类、芯杆、键槽拉刀、机用锯条以及锯片铣刀等。热点时若加热过快或重复热点一个部位，容易在热点处产生裂纹。    某厂在冬季用氧乙炔火焰校直36mm、长580mm心杆(T8)时，冷却后发现热点处有裂纹发生。后采取在火焰校直前，将芯杆放在160180预热炉中预热30min后再热点校直，裂纹不再发生。因冬季室温低采取预热就相当于减小了加热速度从而减小了热应力。22. 酸洗裂纹由于工件在酸洗时，会产生氢原子扩散到钢中，产生相当大的内应力，使钢

42、的强度和塑性降低，脆性增大(被称为氢脆现象)。经过敲击过的工件，热点校直过的工件，焊接不良的刀具及回火不充分的对焊刀具，残余应力较大，在酸洗时极易产生酸洗裂纹。对焊刀具的酸洗裂纹其位置大都靠近焊缝处塑性较低的高速钢部分。热处理正常的对焊刀具在酸洗时，如果酸洗液浓度过高或酸洗时问过长，也会产生酸洗裂纹。img/img表2是某厂生产规格为25×5的弧型键槽铣刀，刃部材料为W18Cr4V钢，柄部为45钢，经1285分级淬火，560三次回火，每次lh，随后在不同浓度的酸洗液中酸洗2h，出现裂纹的情况。表3所列为在相同浓度的酸洗液中经不同时间酸洗，出现裂纹的情况。img/img  &

43、#160;23.   因热处理不当引起的磨削裂纹    热处理后的工件在磨削过程中因砂轮选择不合理磨削规范不合理或磨削的不规范，容易造成零件的磨削裂纹。同样，若热处理不当也能造成工件的磨削裂纹，如热处理后残余应力较大或残余奥氏体量较多，这种情况多为回火不充分造成。当工件回火不充分时，淬火应力得不到充分消除，这些应力与工件磨削时产生的应力叠加在一起就容易造成磨削裂纹。此外，工件若存在较多的残余奥氏体(如高合金钢)，则它们会因磨削而马氏体化，继续对之进行磨削，也容易产生磨削裂纹。工件渗碳时，若渗碳层中碳浓度太高，网状碳化物严重，零件在磨削加工中非常容易出现裂

44、纹。24. 回火裂纹    回火裂纹是指淬火的钢件进行回火时，因加热速度过快或冷却速度过急或是因组织变化而形成的裂纹。    (1) 快速回火加热引起的回火裂纹：若将淬火钢件快速加热，表层与内部会产生较大的温度梯度，而产生较大的内应力。不仅如此，由于淬火后的钢为马氏体组织，因而处于膨胀状态，若将淬火的钢快速加热，则在表面会引起收缩，而其内部仍处于膨胀状态，故表层受拉应力而使工件发生开裂。    (2) 回火加热后急冷引起的回火裂纹：这种情况多发生在回火产生二次硬化的高合金钢中，如高速钢或高铬模具钢(如Crl2、Crl2Mo、Crl2Mo