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材料因素造成的淬火裂纹

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2014-12-17 11:31【

感应淬火零件的材料成分、材料质量和原始应力状态,都将影响零件的淬火裂纹产生与消除。

零件的材料成分决定于零件的服役条件。服役条件要求零件有较高耐磨性时,所选材料应该有较高的含碳量,以保证零件感应淬火后有较高的表面硬度。若零件在大扭矩或大弯矩作用下工作,要求零件有高的静扭或静弯强度和高的抗扭或抗弯疲劳强度,为此零件材料除有一定的含碳量外,还要含有一定量的合金元素,以保证材料有较高的淬透性,使零件淬火后有足够深的硬化层。然而随着含碳量的提高和某些合金元素的加入,都将增加淬火裂纹的敏感性。因此,在能满足零件服役条件的情况下,尽量选用成分简单不易淬裂的材料。下面叙述各种元素对钢的淬裂敏感性的影响。

碳(C)是决定零件淬火硬度的元素,感应淬火用钢的含碳量一般在0. 35%~0.5%之间。若含碳量超过0.5 %,就明显增加了淬裂的敏感性。

锰(Mn)是我国富产的合金元素,它的加入能提高钢的淬透性,普通碳钢中含有0.6 %~0.9 %的锰,做为残留元素存在。常用钢种是40MnB,其含锰量为1.1%~1.4%。当Mn > 1.5%时则容易淬裂。

铬(Cr)是我国较为贫乏的合金元素,它在钢中多以亲合力很强的碳化物形式存在,它能增加钢的淬透性,淬火裂纹敏感性强。感应淬火零件的铬一般应控制在1.5%以下。

钼(Mo)是强烈形成碳化物的合金元素,它在钢中即便是微量(≥0.01% ) ,也能强烈地增加钢的淬火裂纹敏感性。而常用的铬钼钢42CrMo中含钼0.15~0.23%可以想象其淬火裂纹倾向肯定是相当之大。

以上是感应淬火零件常用的中碳钢和中碳低合金钢中几种元素,以水为淬火介质时,感应淬火时裂纹倾向性方面的表现。如果采用油或聚合物水溶液为淬火介质时,其裂纹倾向性将大为缓解。

铸钢和铸铁零件上存在的砂眼、气孔或非金属夹杂物都是淬火裂纹的策源地。非金属夹杂物中特别是分布在晶界上的初晶硫化物,对淬火裂纹产生有极大的促进作用。零件感应淬火前的原始应力状态,对淬火裂纹也有明显地影响。

零件的淬火部位中存在的原材料裂纹和锻造折叠,在感应淬火时有扩大的趋势、并能产生局部烧熔的现象。