钢制工件淬火冷却开裂的原因是什么? 常见淬火冷却裂纹有哪几种?

正工件淬火冷却开裂的主要原因是冷却过程中产生的拉伸应力超过了钢的抗拉强度。对钢的强度有不良影响的夹杂物、大块碳化物以及钢中原有的各种微小裂纹,都会促使工件在淬火冷却时开裂。常见的淬火冷却裂纹有纵向裂纹、横向裂纹(包括弧形裂纹)和表面裂纹。1)纵向裂纹这种裂纹深度较大,走向大体上与工件的纵向一致。纵向裂纹常在工件完全淬透的情况下出现,通常是由组织应力造成的。钢中的带状夹杂物会促发纵向开裂。锻造时形成的裂纹也会在淬火冷却应力作用下扩展为深裂纹。对存在纵向裂纹的工件的纵剖面进行显微组织分析,不难对上述两种促发纵向开裂的因素加以区别。如属前者,必然可以清晰地观察到带状夹杂物;如属后者,裂纹表面应存在黑色的氧化物、其两侧应存在明显的脱碳层。     

45钢淬火后出现表面裂纹原因分析及对策

针对公司45钢淬火后出现表面裂纹的现象,通过金相组织和热处理后的应力分析,确定制件表面存在脱碳层是导致淬火开裂的主要原因。从产生脱碳的环节进行查找,通过热处理前机加工余量去除的控制,结合热处理加热方式和防氧化的措施,成功解决了这一问题。     

硫化氢环境中17-4PH钢抗氢致开裂与应力腐蚀开裂性能

根据美国NACE标准研究了17-4PH钢在酸性H2S水溶液中的抗氢致开裂(HIC)和应力腐蚀开裂(SCC)的性能,利用光学显微镜及扫描电镜(SEM)观察了裂纹及组织形貌,并结合理论分析了材料的氢致开裂与应力腐蚀开裂行为。结果表明:17-4PH钢在标准NACE试验溶液中会产生氢致裂纹,试样内部微裂纹主要在晶界、夹杂等缺陷处成核并扩展;标准C型环试样在0.8σs的恒应力作用下,浸泡于饱和硫化氢溶液中,720h内3组试样均发生断裂,表明其SCC敏感性较大,试样的宏观裂纹由边缘向内部扩展;扫描电镜结果显示,SCC断口有明显的脆性断裂(解理断口)特征,应力腐蚀开裂是由HIC引起,且裂纹扩展形式多为穿晶型。     

35CrMo无缝直管开裂成因分析

某石油机械厂生产的35CrMo钢无缝直管在远低于设计压强的水压试验中发生纵向开裂,通过对送检的直管进行化学分析、显微组织观察、裂纹及断口形貌观察、硬度测试等检验,查明了开裂的原因。结果表明,开裂的主要原因是脱碳层导致直管外壁的屈服强度降低、调质后直管外壁有较大拉应力以及在水压试验中外壁承受拉应力的综合作用。此外,由于35CrMo钢无缝直管在淬火加热过程中表面脱碳和回火不充分,使得试样内、外壁和芯部的硬度不能满足工艺设计的要求。     

4Cr13钢棒热处理裂纹分析

4Cr13钢棒料(φ190 mm)淬火后出现纵向裂纹,通过宏观和微观分析对4Cr13钢棒料淬火后出现纵向裂纹的原因进行分析。结果表明,4Cr13钢原材料颗粒夹杂物较多、网状碳化物和淬火应力导致了纵向开裂。     

H13钢热锻模开裂失效原因分析

采用Leica光学显微镜、438VP/KEVEX扫描电镜/能谱仪、AMH43自动显微硬度计分别对热锻模裂纹处的非金属夹杂物、显微组织、化学组成和显微硬度等项目进行了检测分析。同时,结合模具的锻造方法、坯料加热、锻造温度、锻后冷却、退火等热加工过程和模具的淬火、回火、表面氮化热处理,以及模具的工作环境、使用过程等,对热锻模开裂失效机理进行了系统分析。研究结果表明:H13钢热锻模的钢质纯净度较高,显微组织较为均匀,热锻模的开裂非原材料质量问题造成的;热锻模的裂纹处无脱碳现象,但存在氮化层,说明开裂发生在热锻模淬火后、渗氮前;热锻模淬火后,由于回火不充分或未及时回火造成组织应力及残余应力较大而产生开裂。     

NM450耐磨钢板开裂原因分析

60 mm厚的热轧NM450耐磨钢板淬火后发现有裂纹。为找出钢板开裂的原因,采用金相显微镜、扫描电镜和EDS检测了钢板中裂纹附近的组织、裂纹形貌和夹杂物成分,建立了NM450钢淬火过程的热-力-组织耦合有限元模型,计算了钢板从900℃喷水淬火过程中应力的变化和分布。结果表明:裂纹起源于钢板1/2厚度处,是穿晶裂纹;裂纹内的氧化铁是钢板淬火冷却过程中侵入裂纹内的高温水蒸气与铁发生氧化反应的产物;钢板未淬透,且淬火过程中其1/2厚度处有较大的拉应力作用于夹杂物和偏析区,从而导致钢板开裂。     

40CrNiMoA钢台阶轴表面裂纹产生原因分析

40CrNiMoA钢台阶轴调质后加工时发现表面有裂纹,通过宏观分析、化学成分检测、金相分析以及断口形貌观察等方法对台阶轴的裂纹产生原因进行了分析。结果表明：台阶轴的显微组织较粗大,断口呈沿晶形貌,台阶轴的裂纹为淬火裂纹,淬火温度偏高和台阶位置组织应力较大是台阶轴产生裂纹的主要原因。     

42CrMoA钢销轴调质开裂失效分析及改进措施

通过裂纹的宏观和微观观察,采用化学成分分析、硬度测试及显微组织检验等方法,对42CrMoA钢销轴调质开裂的原因进行了分析。结果表明,销轴端面螺纹孔处的裂纹是淬火裂纹,主要原因是原材料组织不合格、淬火介质冷速过快、零件结构不合理等多方面导致的淬火开裂。通过对原材料、淬火介质、产品结构三方面进行优化,避免了销轴的淬火开裂。     

40CrMnMo钢钻杆料的裂纹缺陷分析

利用OM、SEM、EDS等技术手段对产生裂纹的40CrMnMo钻杆料进行失效原因分析。结果表明:钻杆料显微组织为回火索氏体,晶粒细小均匀,夹杂物为D0.5级,组织未见异常;裂纹形成于淬火过程中,热应力和组织应力致使40CrMnMo钻杆料淬火开裂,开裂位置可见明显氧化,未见脱碳,裂纹扩展中产生二次裂纹;同时,高温回火后裂纹继续扩展,尖端持续氧化。基于失效分析,通过适当降低淬火加热温度和稳定淬火油的性能,可以避免开裂。     

42CrMo法兰表面裂纹产生原因分析

针对42CrMo钢法兰盘工件加工时出现的表面裂纹缺陷原因进行了分析。通过化学成分分析、气体分析和金相显微镜、扫描电镜以及能谱分析等手段对裂纹产生的原因进行分析,发现裂纹两侧无脱碳且裂纹中有氧化物,因此排除了裂纹来自于轧材;同时通过模拟热处理实验证明该钢在淬火过程可以产生裂纹,且裂纹中有氧化物。因此,得到的结论是42CrMo工件产生的裂纹是淬火裂纹,其产生原因为淬火冷却方式不当,需改善冷却方式以防止裂纹出现。     

3Cr13不锈钢传动轴表面产生细纹的原因分析

通过化学成分分析及金相检验手段,对3Cr13不锈钢传动轴表面细纹的产生原因进行了分析。结果表明,3Cr13不锈钢中严重的带状组织偏析及大块状夹杂物是导致传动轴表面产生细纹的主要原因,同时,调质处理加深了表面细纹的扩展。     

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 某厂生产的18CrNiMo7-6齿轮轴,在进行热处理过程中出现开裂,将齿轮轴切开,采用金相、扫描电镜等分析方法对试样断口的裂纹源以及裂纹的扩展、裂纹末端进行了综合分析,查找开裂原因。结果表明裂纹两侧没有氧化脱碳,没有非金属夹杂物聚集,裂纹是淬火裂纹,没有发现导致淬火裂纹的冶金缺陷,裂纹是齿轮轴淬火后没及时回火造成的。     

40Cr整体飞轮开裂原因分析

利用直读光谱仪、红外碳硫仪、光学显微镜和硬度计,对40Cr钢飞轮进行了化学成分分析、宏观低倍和高倍显微组织观察、硬度试验等检测,并结合飞轮的制造加工工艺过程对飞轮开裂的原因进行了分析。分析结果表明：飞轮调质硬度和轴颈淬火硬度均不符合要求,飞轮宽轴颈表面淬火不均,部分区段未进行表淬,在未淬区与淬火层界面形成应力集中,同时飞轮材料中存在大尺寸超宽硫化物夹杂,导致飞轮开裂。     

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针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

铀矿用不锈钢泵轴断裂原因分析

目的找到不锈钢泵轴断裂原因。方法通过对断裂的泵轴进行失效分析,利用扫描电镜、金相显微镜、直读光谱仪、显微硬度计等测试方法和手段,对失效泵轴的断口形貌、组织、化学成分、显微硬度等进行分析。结果断口形貌呈明显的脆性疲劳开裂特征,且裂纹源呈现多源特征,有疲劳辉纹和二次裂纹存在。316L泵轴材质成分和组织问题不大,在近表面存在大量夹杂物,同时泵轴表面观察到点蚀和微裂纹存在。结论近表面夹杂物在酸性环境中极易引起点蚀,同时泵轴与联轴器根部结合处存在变截面,形成应力集中。当泵轴受到腐蚀、应力以及电机交变载荷作用时,形成腐蚀疲劳裂纹源,裂纹扩展造成瞬断是此次不锈钢泵轴断裂的主要原因。     

20Cr2Ni4A钢制框架轴开裂原因分析

某20Cr2Ni4A钢制框架轴在装配过程中发现,框架侧板外侧通油孔与销轴孔交界处开裂。对其进行理化分析,发现有疑似渗碳层和硬度偏高现象;对其进行仿真分析,通油孔处和销轴孔处在渗碳和非渗碳状态下的应力数值差异很大,渗碳状态明显高于非渗碳状态;进行淬火试验,发现在800 ℃×60 min保温并附加较高碳势时,20Cr2Ni4A钢表面会产生不同程度的渗碳。综合上述分析及生产验证情况可知,裂纹是由于销轴孔壁和通油孔壁存在渗碳层,淬火时应力达到临界开裂状态,导致部分框架轴产生裂纹。     

大型电机轴锻件断裂失效分析

运用金相观察、SEM等方法对断裂的45钢电机轴锻件进行了失效分析。结果表明,由于不正确的热加工,锻件存在很大的残余应力和大型锻造裂纹,随后的车削加工改变了应力分布,导致裂纹尖端应力超过临界应力值,从而发生低应力脆断。