壁轮淬火裂纹的产生和预防措施.pdfVIP

壁轮淬火裂纹的产生与预防措施 中铝贵州分公司机械厂中心试验室文志宏余中平 杨明责 [摘要】对淬火出现裂纹的45铜壁轮进行加工工艺，化学成份、金相组织和热处理工艺的综合分析，结果发现只要通过 改进加工工艺。控制壁轮的淬火温度和冷却时问，可以防止45钢壁轮的淬火裂纹． [关键词]壁轮淬火裂纹 预防措施 我厂生产的壁轮是氧化铝厂混匀取料机上的零件，需要进行淬火处理或调质以提高它的力学性 能。壁轮在淬火处理过程中出现了裂纹，造成批量报废。我们通过对加工工艺、化学成份、金相组织 等进行综合分析，了解了壁轮出现淬火裂纹的重要囚素，并提出了有效的预防措施。 l 壁轮技术要求及加工状态 淬裂的壁轮材料为45钢，技术要求：调质HB 度5—8唧。成品不得有裂纹，裂纹和缺陷不得用焊接修复。零件加工形状及尺寸如图l所示。生产工 艺流程为：锻坯成型 一◆粗加工—◆．调质一一滞加工．—◆表面淬火。 1 0n I]-WI 2均布 图l壁轮尺寸示意图 及裂纹发生的位置 2 壁轮淬裂状况 对淬裂壁轮进行观察，壁轮内、外圈在淬火后产生环状裂纹，裂纹大部分出现在壁轮由180台阶 的根角处，我们对淬裂工件进行各种检测以便找出壁轮淬裂的主要原因并加以控制。 3原因分析 3·1锻造工艺分析 我们对淬裂的壁轮工艺流程进行了跟踪了解，其加工工艺为：锻坯成型 -粗加工 -调质——◆ 精加工 -表面淬火。从加工工艺我们可以看出工件经过锻造后直接进行粗加工，从45钢锻造后的金 相组织(图2)我们可以看到，其金相组织为细片状珠光体及网状、针状铁素体，趋魏氏组织分布，晶 粒粗大。魏氏组织是由于钢加热时过热，奥氏体晶粒长大，在以后的快冷中，铁素体以针状形式析出。 魏氏组织使钢件的冲击韧性值降低；珠光体和铁素体交替成层状分布时出现带状组织，带状组织使金属 性能变坏，并容易造成淬火时的变形和开裂。 图2 45钢锻造后金相图片lOOX 图3 45钢锻造后经正火处理金相图片500x 271 从45钢锻造后进行正火处理的金相组织(图3)我们可以看出，其金相组织为细片状珠光体和铁素 体，部分铁素体从品界析出，伸向晶粒内部，呈魏氏组织趋向。通过正火重新奥氏体化，能进一步细化 锻件的品粒，提高锻件综合机械性能，魏氏组织和带状组织都是有害组织，可以通过完全退火和正火的 方法加以消除。 3·2化学成份分析 考虑到化学成份对工件的淬火性能的影响，我们对淬裂的壁轮取样进行五大元素的化学成份分析， 分析结果见表l 表l 45钢与淬裂壁轮的化学成份对比表 ＼兀素 C(％) Si(％) Mn(％) P(％) S(％) 名称＼＼ 45钢 0．422—O．49O．17-0．370．50-0．80 ≤0．045 ≤0．040 壁轮 O．47 O．24 O．63 0．012 0．013 从上表我们可以看出壁轮的化学成份是满足要求的，对工件淬裂是不会产生影响的。 3·3零件加工过程的影响 我们对淬裂的壁轮进行检查，发现壁轮的切削加工不合理，拐角处的曲率半径太小，淬火时棱角处 产生的应力是平滑表面平均应力的10倍，淬火时棱角处的应力集中容易产生开裂现象，从图1也可以看 出淬火冷却时，由于工件截面上存在温差，而导致组织转变先后不同期产生内应力，如果淬火内应力在 淬火过程中的某一瞬间超过了材料的弹性极限，便引起工件的塑性变形，超过了材料的断裂强度，便使 工件开裂而形成裂纹。 3·4热处理过程的影响 淬裂壁轮是平放在胎具上装入台车式电阻炉进行加热，壁轮在高温下经过较长时间的保温，出炉后 又没经预冷(790℃左右)就直接进入水中淬冷，造成了壁轮在炉内受热不均及随后淬冷过程中，上下不 同深度处壁轮的冷却状况的差异。 淬火温度的保温时间是淬火工艺的重要参数之一。保温时间不宜过长，否