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[交流] 冷处理裂纹知识四问

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    2021-11-17 17:33
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    发表于 2021-11-19 07:51:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    1什么是冷处理裂纹?
    $ G' G' z; G' t. W原则上冷处理是在淬火后立即进行的。0 c+ t$ a6 D" p9 E: g- i6 v

    6 a1 ^) ]& p7 c- `淬火后的零件放在常温下,其残余奥氏体发生稳定化(stabilization) ,残余奥氏体的转变非常缓慢,难以进行马氏体化。但若在淬火后立即进行冷处理,由于淬火产生的应力与残余奥氏体的马氏体化产生的应力相叠加,会发生与淬火裂纹相同的裂纹。1 Y/ X2 X4 w( I% M8 h

    5 F3 B* j/ m% O% ]这种裂纹就是冷处理裂纹(sub- zero crack)。小型零件应力小,所以不易发生冷处理裂纹。大型零件或厚璧零件等可以说必定要发生冷处理裂纹。$ S7 _* c; ]6 C. F8 m+ A( E

    + W; y) }. ~2 `! U- N要防止冷处理裂纹,最好在冷处理前,在100~130C稍微回火一下,使残余奥氏体稳定化一些,在降低由于淬火所发生的应力之后,再进行冷处理。这样虽说能防止冷处理裂纹的发生,但是,稳定化了的残余奥氏体就会原封不动地残存下来,该残余奥氏体大约有5%左右,且处于稳定化状态,起到缓冲的作用,这是个大优点。在冷处理之前,在100个的开水中回火是个关键。有时由于测量淬火硬度,在压痕处也会发生冷处理裂纹,这是测试硬度后遗留的残余应力,此残余应力会成为裂纹发生的诱因。
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    9 c0 |3 I4 ~( S1 v& y2 C* z/ _从冷处理温度回升到室温,通常的作法是将冷处理后的零件放在空气中、投入水中或热水中。这种方法称为冷处理急热法{up一hill quenching)。冷处理急热法对消除低温快速冷却所发生的热应力是有用的。冷处理后的零件若在空气中放置,往往会发生裂纹(称为冷处理升温裂纹),利用冷处理急热法可防止这种裂纹。0 ~. _2 U$ K& I0 T
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    冷处理有两种,使用干冰(一78C)的普通冷处理和使用液氮(一196℃ )的超冷处理。其中以超冷处理的效果最好。但是,关键的问题是,不管哪种冷处理都得在冷处理前把零件放入100C的开水中回火,在冷处理后将零件投入水或热水中进行冷处理急热。以防止冷处理了裂纹。
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    2为什么会发生冷处理裂纹?- _) B0 V# U6 q
    淬过火的钢内潜伏着很大的淬火应力(热应力和相变应力),还存在10~30%的残余奥氏体( Ar)。将这样的钢进行冷处理,残余奥氏体的马氏体化会产生相变应力。该应力与既存的淬火应力叠加,引起与淬火裂纹相同的裂纹,这就是冷处理裂纹。: G1 P- f( L2 m

    5 L0 m0 R, [! {- g若零件表面上脱碳( C>0. 4%的特定残碳率的脱碳层),也将发生网样的冷处理裂纹。此外,从低温回升到室温,在空气中放置时,也常发生冷处理裂纹。
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    有两种原因造成冷处理裂纹:1、是快速冷却所产生的应力;2、残余奥氏体的马氏化。这种裂纹称为冷处理升温裂纹,并可断定是淬火后的钢作进行冷处理时出现的裂纹。
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    3何时发生冷处理裂纹?. a9 M7 U2 [% s; f& x
    淬过火的钢件未经其它处理就进行冷处理时,在低温冷却当中或在低温保温时都会产生冷处理裂纹。它与淬火裂纹相同,有时是从低温回升到室温,在一20~一30℃发生开裂。而在低温冷却中的开裂,大部分从听声音能听出来。
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    8 m* @; X% |( p0 b4如何防止冷处理裂纹?
    " ]! g$ S0 r  Z% R' _& B淬火应力因冷处理面增加,从而引起冷处理裂纹,所以要在冷处理前把淬火应力减少。淬火后不要立即进行冷处理,最好是用100℃的开水回火并保温约一小时后再进行冷处理。用100℃的低温回火可消除约25%的淬火应力。但不限于100度开水回火,用200℃左有的温度回火也可以,用200℃的温度回火可消除50%的淬火应力,所以更为有效。5 U, V$ M" u6 R! Z6 I9 ^4 P# L

    2 k2 D' E. i7 a/ k2 Z' B有人担心冷处理前的回火会使残余奥氏体稳定化。其实稳定化了的残余奥氏体能起缓冲作用,而有利于性能的提高。
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    从低温投入水或热水中的冷处理急热法可消除约50~60%的冷处理应力,有效防止冷处理裂纹。若有脱碳层,则更易发生冷处理裂纹,所以最好把脱碳层除掉后再进行冷处理。当然,先决条件是在淬火加热的时侯不产生脱碳层。6 E# j9 C4 l3 I

    8 l- B: l0 C" `: k3 ]' W. W; `此外由于测量淬火硬度遗留下来的压痕处存在残余应力,因此往往以此压痕为起点而发生冷处理裂纹。所以在冷处理前要避免打硬度,如果已打过硬度而留下压痕,则必须在测硬度后于100C的开水回火后再进行冷处理。
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