瑞典IVF冷卻特性測試儀優點淺析 淬火介質冷卻特性檢測_XC_川奇供
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IVF冷卻特性測試儀簡析淬火裂紋的類型特征
零件產生裂紋主要發生在淬火冷卻的后期，即馬氏體相變基本結束或*冷卻后，因零件中存在的拉應力超過鋼的斷裂強度而引起脆性破壞。裂紋通常垂直于比較大拉伸變形方向，因此零件產生不同形式的裂紋主要取決于所受的應力分布狀態。
常見的淬火裂紋的類型：縱向（軸向）裂紋主要在切向的拉伸應力超過該材料的斷裂強度時產生；當在零件內表面形成的大的軸向拉應力超過材料斷裂強度時形成橫向裂紋；網狀裂紋是在表面二向拉伸應力作用下形成的；剝離裂紋產生在很薄的淬硬層內，當應力發生急劇改變并在徑向作用著過大拉應力時將可能產生這種裂紋。
縱向裂紋又稱軸向裂紋。裂紋產生于零件表層附近比較大拉應力處，并裂向心部有一定深度，裂紋走向一般平行軸向，但零件存在應力集中時或存在內部組織缺點時也可改變走向。
工件*淬透后，容易產生縱向裂紋，這與淬透工件表層存在較大切向拉應力有關，并隨鋼的含碳量提髙，形成縱向裂紋的傾向增大。低碳鋼因馬氏體比體積小，而且熱應力作用強，表面存在著很大的殘余壓應力，故不易淬裂，隨著含碳量提高，表層壓應力減小，組織應力作用增強，同時拉應力峰值移向表面層，因此，高碳鋼在過熱情況下易形成縱向淬裂。
零件尺寸直接影響殘余應力大小及分布，其淬裂傾向也不同。在危險截面尺寸范圍內淬火也很容易形成縱向裂紋。此外，鋼的原材料塊陷也往往造成縱向裂紋。由于大多數鋼件是由軋制成材的，鋼中非金屑夾雜物、碳化物等沿著變形方向分布，致使鋼材各向異性。如工具鋼存在帶狀組織，淬火后其橫向的斷裂強度比縱向小30％?50％外，如果鋼中存在非金屑夾雜物等導致應力集中的因索，即使在切向應力比軸向應力小的情況下也容易形成縱向裂紋。為此，嚴格控制鋼中非金屬夾雜物、礙化糖級別是防止淬火裂紋的重要因素。
橫向裂紋和弧形裂紋的內應力分布特征是：表面受壓應力，離開表面一定的距離后，壓應力變為很大的拉應力，裂紋產生在拉應力的蜂值區域內，然后當內應力重新分布或鋼的脆性進一步增加時才蔓延到零件表面。
橫向裂紋常發生在大型的軸類零件上，如軋輥，汽輪機轉子或其他軸類零件。其裂紋特點是垂直于軸線方向，由內往外斷裂，往往在未淬透情況下形成，屬于熱應力所引起。大鍛件往往存在著氣孔、夾雜物、鍛造裂縫和白點等冶金缺點，這些缺點作為斷裂的起點，在軸向拉應力作用下斷裂?；⌒瘟芽p詛是由熱應力引起的，通常在零件形狀突變的部位以弧形分布。主要產生于工件內部或尖銳棱角、凹槽及孔洞附近，呈弧形分布，當直徑或厚度為80?100mm以上的高碳鋼制件淬火沒有淬透時，表面呈壓應力，心部呈拉應力，在淬硬層至非淬硬層的過渡區，出現比較大拉應力，弧形裂紋就發生在這些區域。另外在尖銳棱角處的冷卻速度快，全部淬透，在向平緩部位過渡時，也就是向未淬硬區過渡，此處出現比較大拉應力區，因而容易產生弧形裂紋。工件的銷孔、凹槽或中心孔附近的冷卻速度較慢，相應的淬硬層較薄，在淬硬過渡區附近拉應力也易引起弧形裂紋。
網狀裂紋又稱表面龜裂，是一種表面裂紋。裂紋的深度較淺，一般在0.01?1.5mm左右。這種裂紋的主要特征是：裂紋具有的任意方向與零件的外形無關。許多裂紋相互連接構成網狀，且分布較廣。當裂紋深度較大時，如達到1mm以上，網狀特征消失，變成任意取向或縱向分布的裂紋。網狀裂紋與表面受兩向拉應力狀態有關。
表面具有脫碳層的髙碳或滲碳鋼零件，淬火時容易形成網狀裂紋。這是由于表層比內層的馬氏體含碳低，比體積小，淬火時使聯碳的表層受到拉應力作用。在機械加工中未*除去脫磷層的零件在高頻或火焰表面淬火時也會形成網狀裂紋，為避免此類裂紋應嚴格控制零件表面質量，熱處理時應盡量防止氧化雎接現象。另外，鍛模使用一定時間后，型腔中出現的成條排列或網狀的熱疲勞龜裂以及淬火零件在磨削過程中的裂紋均屬于這種形式。
剝離裂紋產生在表層很窄的區域內，其軸向和切向作用著壓應力，徑向為拉應力狀態，裂紋平行于零件表面，表面淬火和滲碳零件冷卻后發生硬化層的剝落均屬于此類裂紋。它的產生與硬化層內組織不均勻有關，例如合金滲碳鋼以一定速度冷卻后，其滲碳層內的組織為：外層極細珠光體＋碳化物，次層為馬氏體＋殘余奧氏體，內層為細珠光體或極細珠光體組織。由于次層馬氏體的形成比體積比較大，體積膨脹的結果使表層的軸向、切向作用著壓應力,徑向為拉應力，并向內部發生應力突變，過渡為壓應力狀態，剝離裂紋產生在應力急劇過渡的極薄區域內。一般情況下，裂紋潛伏在平行于表面的內部，嚴重時造成表面剝落。若加快或減饅滲碳件的冷速，使滲碳層內獲得均勻*的馬氏體組織或極細珠光體組織，可防止這類裂紋的產生。此外，髙頻或火焰表面淬火時，常因表面過熱，沿硬化層的組織不均勻性也容易形成這類表面裂紋。
顯微裂紋與前述四種裂紋不同，它是由顯微應力造成的。高碳工具鋼或滲碳工件淬火過熱再經磨削后出現的沿晶裂紋，以及淬火零件不及時回火引起的裂紋都與鋼中存在顯微裂紋并隨之擴張有關。
顯微裂紋須在顯微鏡下檢查，其通常在原奧氏體晶界處或馬氏體片的交界處產生，有的裂紋穿過馬氏體片。研究表明，顯微裂紋多見于片狀孿晶馬氏體中，原因是片狀馬氏體在髙速長大時相互撞擊產生很高的應力，而孿晶馬氏體本身性脆，不能產生塑性變形使應力松弛，因而易產生顯微裂紋。奧氏體晶粒粗大，產生顯微裂紋的敏感性增大，鋼中存在顯微裂紋會***降低淬火零件的強度和塑性，從而導致零件早期破壞（斷裂）。
避免高碳鋼零件的顯微裂紋，可采取較低的淬火加熱溫度、獲得細小馬氏體組織，并降低馬氏體中含碳量等措施。此外，淬火后及時回火是減少內應力的有效方法。試驗證明，經200以上充分回火，在顯傲裂紋處析出的碳化物有“焊合”裂紋作用，這可***降低顯微裂紋的危害。
以上為依照裂紋分布形態討論裂紋成因和防止辦法。實際生產中因鋼材質量、零件形狀以及冷熱加工工藝等因索影響，使裂紋的分布不盡相同。有時熱處理前已存在裂紋，在淬火過程中裂紋進一步擴大；有時也可能同一零件幾種形式的裂紋同時出現。對此種種情況則應根據裂紋的形態特征、斷口的宏觀分析、金相檢査，在必要時配合化學分析等方法,從材料質量、組織結構到產生熱處理應力的原因來綜合分析,尋找產生裂紋的主要原因，然后確定有效的防止措施。
時效對金屬材料性能有很大影響，對很多特殊鋼、髙溫合金、特殊性能合金及有色合金，往往用來提髙其強度和永磁性能，而對低碳鋼則往往產生不利的作用。
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