钢的热处理 西北工业大学 第7章 钢的淬火.ppt

（2）横向裂纹（弧形） 特征： 硬化区过渡区、尖角、槽孔、截面突变处 垂直轴线分布，内部产生裂纹 未淬透较大工件 原因 冷却不均匀→轴向热应力大 材料中心缺陷多 大型工件（轧辊）→轴向热应力大 措施：结构合理；提高材料质量；提高淬火温度→增加淬硬层→增加组织应力弥补 （3）网状裂纹 特征：浅表面；龟裂 原因： 表面拉应力造成（高碳钢脱碳） 机械加工未去除锻造脱碳层 措施 淬火加热防止脱碳 渗碳后空冷防止脱碳 （4）剥离裂纹 特征 次表面开裂→平行表面发展 硬化层或扩散层剥落 原因 表面非M层受到次表层拉应力作用导致 措施 快冷→表面形成M组织 慢冷→全部形成平衡组织 （5）其它裂纹 应力集中裂纹 随意性 淬火过热裂纹 宏观没有规律，微观沿晶分布 显微裂纹 高碳钢淬火 2、影响开裂的因素 （1）原材料 在组织缺陷或机加工缺陷处淬裂 （2）锻造缺陷：在锻造缺陷处淬裂 （3）热处理工艺 加热温度→材料脆性大 加热、冷却速度 大型工件出炉过早 （4）成分C% C%高→孪晶M多+热应力影响大→容易开裂 （5）尺寸→危险截面尺寸（尺寸小→ 变形小；尺寸大→表面热应力型→压应力 ） 四、减小变形开裂的措施 1、选材、设计合理 形状复杂、截面变化大→选淬透性好的材料+分级、等温淬火 结构对称、控制长径比；添加工艺孔等→减少变形 2、合理锻造、预备热处理 通过锻造→改善大块碳化物、偏析现象 预备热处理→理想组织 精密工件→工序之间→去应力退火 3、热处理工艺合理 合金钢预热 适当提高或降低淬火温度→调整残余应力类型 正确选择冷却介质、淬火方法、及时回火 薄壁工件提高淬火加热温度→热应力↑ →抵消组织应力→变形减少 合理安排工艺路线（键槽、螺纹加工） （4）其它 淬火压床；堵孔；吊挂；捆扎…… 校直方法 弯曲变形 冷校直：适用回火后硬度40的钢，凸面→压床→塑性变形→校直→去应力退火 热校直：淬火冷却至Ms稍上→压床→校直 热点校直：工件硬度高、变形大适用→对凸面多点火焰加热→收缩或加压调整变形→去应力退火 回火校直：回火组织转变→校直 孔腔胀缩 机加工修正 缩孔处理：加热到A1下→木材、耐火材料堵孔→急冷→孔缩（无组织应力） →缩孔后回火去应力 五、其他淬火缺陷及防止 1、硬度低 冷却速度低（冷却介质选择不当；加热温度高；工件大……） 加热温度低、时间短 未溶F、P A成分浓度低→淬透性低 装炉量大 操作 装炉量；预冷、分级、双介质淬火停留时间长 脱碳 补救：正火、退火、高温回火返修→重淬 2、软点 原材料组织不均匀 碳化物偏析 带状组织 未溶F 脱碳、渗碳不均匀 淬火介质混入杂质 操作 工件表面氧化皮；油污 冷却搅拌不均匀 措施：加强锻造、预备热处理 3、氧化脱碳 氧化 表面氧化（ 560 ℃） →FeO不致密 内氧化：合金沿晶界形成氧化物→晶界淬透性降低→形成非M 措施 磨削去除 盐浴加热→脱氧 保护气氛、真空加热 快速加热 涂料（氯化锌）；洁净表面水、油脂 脱碳 §5淬火工艺的新发展 一、A超细化 目的→ 提高基体材料强韧性 1、超快加热： 大功率脉冲感应、电子束、激光 2、快速循环加热（大工件不适宜） Ac3以上短时加热→速冷→循环多次 3、形变热处理 Ac3以上→热轧→加大形变→等温→A再结晶→淬火 二、碳化物超细化 目的：预备热处理→碳化物全部溶解→冷却→细化高碳钢中的碳化物相 工艺： 高温固溶淬火+高温回火→球状碳化物（细、圆、匀）析出 →强度、韧性提高 高温固溶+等温处理 高温固溶→等温→细P或B→碳化物细化→正常淬火、回火 三、控制M、B形态及组成的淬火 目的：提高强韧性 1、中碳合金钢的超高温淬火 板条M%提高→断裂韧度提高 合金碳化物溶解、脆性元素晶界析出少 但晶粒粗大→冲击韧性下降→值得注意 2、高碳钢的低温短时加热淬火 细小碳化物原始组织→快速加热到Ac 1 →短时→A中C%少→Ms 高→板条M%多 3、控制冷却速度 获得复合组织的淬火（B产生→ M尺寸减小） →强韧性好 四、保留适当数量塑性第二相的淬火 1、亚共析钢的亚温淬火 目的： 保留适当数量F改善韧性；降低韧脆转化温度；抑制可逆回火脆 工艺：F+A两相区加热 机理 晶粒细小、晶界面积多→杂质偏聚少、F缓解局部应力集中 杂质元素重新分配→A中有害元素%减少（富集F中） 两相区加热→ 存在微量V、Ti、Nb碳化物→晶内核心→回火时减少碳化物在晶界析出→ 韧性提高 回火温度高→效果明显 2、控制A形态、数量和稳定性的热处理 目的：提高塑性、韧性 提高淬火加热温度 降低冷却速度 适当回火工艺→保留残余A 小结 重要的零件都需要进行淬火，以便更好地发挥材料的潜能。 常用的冷却介质有水、油、空气等，由于它们各自存在优缺点，所以应该根