42CrMo调质裂纹原因分析?

czarthur

42CrMo热轧圆棒，经热处理厂调质后（水淬）出现裂纹，麻烦大家分析一下是什么原因

所以因为

在端面出现这样形状的裂纹，基本可以说是材料的问题。
不知淬火温度是多少？冷却后出水温度是多少？

czarthur

材料是本钢板材出的

狂龙

跟沈工唱唱反调。我不认为是材料的问题。理由是不论是哪种材料缺陷（碳化物偏析，非金属夹杂在轧制后呈轴向分布，表面折叠，碳化物剥落等等）淬火裂纹都应该是纵向裂纹。
从图片上看，工件应该比较大。又采用的是淬透性比较好的42CrMo,看裂纹形状是典型的弧形裂纹。发生于工件端部及淬硬层过渡区处。裂纹较深。产生原因是：工件尺寸大，淬不透，在表层与心部的过渡区中产生的拉应力，超过钢的抗拉强度发生的。很可能在调质过程中，工件加热与冷却不均匀所造成。

所以因为

第一和第二张图片是否有二条环形裂纹？如果是，对此现象不知郑工是怎样的想法？

czarthur

工件直径130mm,长度270mm

czarthur

裂纹深度从5-10mm不等，热处理厂认为是材料问题，同一个热处理厂做的，就这个规格出了问题，别的规格没有出现裂纹。

czarthur

裂纹处做金相分析全是氧化皮

adazhao

全是氧化皮，就是本来就有裂纹了！

czarthur

只有一条裂纹，外面的是车加工的台阶。原材料去做金相分析没有夹杂什么的。

wwjxgz

裂纹处脱碳情况如何？还有下料后热处理前断面有没有发现裂纹存在？

狂龙

认真看了以上回帖，建议楼主做两项检查，以准确判断裂纹产生原因。
1建议把裂纹部位用斩子，斩一块下来，看裂纹断口。
" L& J3 q0 p, w% }& s  F* Ha断面上有红色锈迹或浅蓝色氧化色或新裂纹断口则可判断为淬火冷却产生的裂纹。
5 F. C( D( `4 w& B; v) L: eb断面呈黑色氧化色或呈粗纤维状时，是锻造裂纹或钢材本身缺陷造成。
( Q: Z  r: W( f$ H1 Fc从图片上看，断裂部位在未淬透过渡区、端面的弧形裂纹应是淬透性裂纹。
2建议做该规格零件材料的化学成分分析。以排除原料原因。
2 {7 S- {  O8 K7 e! G3 V检查碳含量是否偏高？合金含量是否偏高？钢中杂质是否超标？如含锰量大于0.05%水中淬火极易淬裂;硫含量大于0.04%，也易淬裂。合金元素含量的增加若采用较大加热与冷却速度时，也会因加热与冷却的不均匀产生的巨大内应力而易淬裂。

renbenfg

从裂纹的形状看我认为，不是热处理裂纹。热处理裂纹边缘陡直，肉眼观察不可见底。这样长的裂纹，需要很大的应力，必是穿晶裂纹。从形状看应该是原材料带入。个人观点希望探讨。

所以因为

裂纹处做金相分析全是氧化皮
# i( W# }6 }9 C( N0 F1 d0 Dczarthur 发表于 2010-2-11 15:49

                               
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高温回火也不可能出现这样严重的氧化皮的。

凌云谷

8 H- k5 K& W2 F" {( J- t
工件直径130mm,长度270mm；
从照片看，裂纹产生在内部，位置为离表面7.5-13mm位置，在工件端部严重；
为圆周形状剥离裂纹，是典型的弧形裂纹，属于内裂的一种；
9 S+ I0 i0 G! J! v9 A材料虽然是淬透性比较好的42CrMo，但受含碳量、体积效应、工艺制度的影响，实际的淬火硬化层（指淬火时完全转变为马氏体的淬硬层）深度可能不到20mm是可能的。故直径130mm的工件属于未淬透淬火，产生的应力以热应力型为主。
& i( \  f3 M$ i+ |其内应力特征是表面压应力，距离表面一定距离处转变为拉应力，拉应力峰值出现在淬硬和未淬硬交界处，裂纹起源就在这个位置。
当冷却不均、冷速过快时，就容易产生淬火裂纹。
可能是：
1、入水速度太慢、入水后没有注意需要上下窜动，造成冷却不均匀，在入水端容易形成这种裂纹。
4 Y8 O% Y/ d: Q5 Y6 `2、冷水淬火：水温太低，入水端的冷速过大。
9 f5 h8 P) e, o4 m7 b  s3、加热时间太短，心部温度不高。
" w* W: ]/ B5 ?( r
另外，35CrMo的开裂倾向性要小于42CrMo，如果热处理水平不敢恭维，建议采用35CrMo以避免开裂。注意此类钢淬火后需要及时回火，回火出炉后需要水激快速冷却以避免回火脆性。

czarthur

如果改成油淬的话是否保险一点？

凌云谷

回复 16# czarthur
% h+ W# h3 j3 r
是这样，油淬可以保险些，但同时会造成淬火硬度略有下降、实际的硬化层略有下降，造成最终的强度比水淬略有下降。
# X2 k" J' m7 P% Y9 S请问：
1、整个工艺流程（从毛坯开始）是如何的？
2、热处理加热和淬火的实际操作过程是如何的？如：是否有快速行车？淬入后工件是否快速窜动了？对于这种直径就需要这样。但不一定适合更大的直径的工件。
" S- V0 z% h8 m8 D$ x$ j# w
( T+ m( [7 _6 h/ @5 \; t1 f$ T42CrMo超过100mm的大工件容易裂，但真的再大到一定程度又不裂了。这很正常，这种钢略大于淬透性直径最容易裂，其中的原理是组织应力、热应力、自回火等综合作用的结果。
淬入F盐（提高冷速以达到均匀淬火的目的以及可以增加淬透层深度以提高整体强度）或合成淬火剂（如AQ251，降低冷速，使应力下降)，都可以降低开裂倾向；不过建议采用后者容易掌握。

另外，合金钢大工件往往存在比较多的冶金缺陷，如果存在严重的冶金缺陷，即使空冷也会开裂。
大工件，材料冶炼时的的轧制比也较小，晶粒通过轧制细化以及夹杂物通过轧制改变形态的效果也差，所以尽可能的采用模铸钢或好的钢厂的连铸钢并要求采用BLOOM（大坯）工艺。

所以因为

回复 17# 凌云谷
+ X( u' [/ p2 ]* H凌工是否可介绍一下大坯工艺？

狂龙

在以前工作的热处理厂，见过这种现象。还有比这更大直径的轴也出现这种现象。确实如16楼所说只有一面出现裂纹。直径越大裂纹越深。曾有一批产品12件，裂了10件。后通过降低淬火温度。控制出水温度。加强预冷。这种现象才未再出现。
补救措施：把裂纹部分錾掉。然后堆焊，堆出来挽救。不知楼主的产品允不允许这样做。

凌云谷

回复 18# 所以因为
- R5 }; o* n8 ]
5 M- d0 h. c1 s6 X blooms 是相对于 billets 而言的：
1）从原本的词义上：  
  o4 J  h& R( r6 ~$ T' {   bloom的本意： A bar of steel prepared for rolling. 块钢：用作碾平的一段钢材                                                                    
4 X+ k" q; X5 c1 |1 K: o, j: ~  billet的本意：A small, usually rectangular bar of iron or steel in an intermediate stage of manufacture. 坯段：制造过程中的一小条铁或钢，通常为长方形的坯段
! i% E7 F# g  l( t! m2）钢材采用连铸生产时，两者表现在连铸坯料截面的大小上有区别，BLOOM的截面要大，如达到450X450、390X510等等，billet的截面要小如210x210、150X150。
4 x6 u( I. G! y" E5 q, a3）最终形成钢材，比如直径100的钢材，则BLOOM的轧制比肯定大，表面质量、夹杂物形态、内部缺陷都好于BILLET，但同时由于需要多次轧制甚至开坯加热处理，所以价格也高。

在重要零部件的材料选用上，除了基本的牌号外，应在钢材采购合同中同时注明钢材的冶炼方式（比如：真空冶炼、电渣重熔、炉外精炼）、铸造方式（模铸还是连铸）、适应的后续加工方式（比如：热处理用钢、适合于冷顶锻等等），表面质量（允许脱碳深度、允许存在裂纹等缺陷的深度、是否需要磨光、碾光还是剥皮），这样一旦出了失效问题可以追溯到钢材是否满足后续工艺要求。故我是一直建议热处理人员参与到材料订购合同的工作中去，以避免采购人员乱采购钢材。不过，这样的话，热处理人员需要深厚的冶金学、材料学、工艺流程审核功底，任重而道远。