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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?0 H* \+ Z) Q2 i
    原则上冷处理是在淬火后立即进行的。* c2 R" x6 v2 s- ~, c7 M
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    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。
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    : g/ @0 u4 s) Q' c5 k/ Z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。
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    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。
      C* {5 ~8 r# m6 I4 {/ I! x4 ?+ X, T# o0 ~
    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。
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    7 [1 H* d9 u4 k+ y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?3 Z6 O7 K5 w8 ?3 |& a
    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。, d' L; ?2 i; [# ^( W  \; d# l

    ; ^) {# g' V9 ?' b* \2 q+ V7 b8 U& N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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    : Z# @  X, b, H/ _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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    2 X: R, x- {% q" @$ C9 h3何时发生冷处理裂纹?, K. R- e2 m. y) Y9 b, [
    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。
    ( n' r) }# A! F& c# ]( @6 n. H
    9 V# B% Y3 s+ V9 A! R3 x; e1 `; [4如何防止冷处理裂纹?
    % z& S% U( `' }$ I8 S; ^1 I9 _' P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。2 {4 b/ y& M: g6 I5 N

    ) ~. `9 m* T: a5 m; F& Z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。. i/ S' \" j& y% Q) r. d

    6 e; |' Y6 k# z( k4 J2 w* B, [  \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。5 d" ?6 U4 m+ \* Y. q

    5 {: }$ p; O% 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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