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高速钢淬火裂纹的原因分析以及预防措施
发布时间:2021-08-27 14:57
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  高速钢淬火裂纹的原因分析以及预防措施

  

  预防措施如下:①酸洗时如果产生过多的初始氢原子(H),必须严格控制酸的浓度、温度和酸洗时间;酸90低温老化200℃×2?4小时内释放氢气,有效消除氢脆和开裂。

  

  预防措施是:在钢的C曲线(鼻)拐点处使用淬火介质,在鼻Ms点以下缓慢淬火,如氯化钙C的饱和水溶液?-1有机猝灭剂、聚乙烯醇水溶液、高锰酸钾猝灭溶液等。)作为理想的淬火冷却介质;采用热浴、硝酸浴、碱浴等。)进行逐渐淬火、等温淬火和淬火前预处理等。通过消除冷热加工应力,可以有效防止和避免淬火裂纹和刀具变形。

  

  预防措施是:严格控制原材料质量,共晶碳化物等级应≤3.5;原材料入库投产前,应进行金相检验,确保无宏观冶金缺陷;此试件用于检查淬火前高温盐和加热浴槽炉,检查等级与淬火温度的关系是否合理地视为可见);

  

  预防措施是:合理选择精锻温度,严格控制终锻温度≤1000℃,锻后缓慢冷却;锻件毛坯应在淬火前完全消除;避免5%-10%临界变形;超细颗粒被处理和等待。上述措施能有效抑制高速钢中萘断口的形成,避免淬火裂纹。

  

  氢脆

  

  预防措施如下:①淬火前,将淬火工具用100°C的沸水煮30-40分钟,或低温回火1小时。试验表明,该方法可消除20%-30%的淬火内应力。由于残余奥氏体略稳定,冷处理后可保留2%-5%。

  

  残余奥氏体具有脆性和韧性,能吸收马氏体的快速膨胀能,松弛和松弛相变应力;②冷处理后,将工具放入温水(或热水)中升温,可消除50%?60%冷处理二次淬火应力;许多高温回火措施可以促进残余奥氏体向马氏体的转变,有效防止冷裂纹。

  

  刀具腐蚀目前,我国高速钢刀具热处理工艺的淬火加热一般在盐浴炉中进行,回火加热一般在硝酸炉中进行。此外,必须进行酸洗。工具在淬火过程中局部受热时,会接触到盐浴表面附近的高温盐浴中产生的有害气体如有害氯等,不仅容易导致氧化脱碳,还会造成一定程度的氧化。液体表面和空气界面的点蚀宽度。

  

  预防措施是:采用盐涂层的高温加热方式,即在工具完全盐化后,将局部未淬火的加热部位暴露在液面上,并覆盖一层盐壳。将其与空气中的有害气体隔离,以避免腐蚀。大型整体叶片在高温盐浴炉中淬火加热时,由于温度高、保温时间长,容易与盐浴中的有害物质(如氧化铁(FeO))发生化学反应而腐蚀。预防措施是:严格执行盐浴加热介质热处理技术条件:纯度≥98%,硫酸盐(BaSONa2SO,K2SO等杂质含量≤0。碳酸盐3%(BacoNa2COK2CO等杂质≤0。1%,水不溶物≤0。1%;每班必须进行盐浴脱氧除渣,每周挖炉一次,***清除炉内炉渣杂质。酸洗工具时,硝酸与硝酸盐的化学反应会因酸洗过度或残留酸未被冲走而引起电化学腐蚀。预防措施:酸洗工具后,用自来水冲洗两遍,然后完全中和,及时喷砂加固。在空气中停放不超过8小时,并使用油封有效防止酸洗腐蚀。进口高速钢圆锯片

  

  WEDM的微裂纹:在电火花加工过程中,放电点的电坑周围会残留一部分熔融金属。由于电火花加工是在油或水中进行的,脉冲放电后,熔融金属会迅速冷却凝固,收缩会导致较大的拉应力,于是原有的应力场会重新分布,形成厚度为0。02?0。10毫米熔融变质层。变质层是枝晶的铸态结构。冷却后,形成第二高温硬化层,并形成大量非常稳定的残余奥氏体。

  

  变质层收缩引起的拉应力叠加在变质层的二次高温淬火应力上,变质层上形成微裂纹,电火花加工过程的电参数增加并加深。

  

  冷处理裂纹

  

  裂纹是高速钢中常见的结构缺陷。裂纹类似鱼鳞、大理石,有萘的光泽,裂纹很粗糙,***大粗粒度1mm。

  

  由于材料的高脆性、低强度和韧性,在奥氏体高温淬火过程中容易形成淬火裂纹。在热锻、轧制、压延等热加工中,1050后?1100℃奥氏体化,热塑性变形5%?10%临界变形、精锻温度不当、反复淬火或退火不足时中间逐渐消失)等因素容易形成萘断裂,导致淬火裂纹。

  

  高速钢原料的冶金缺陷高速钢中含有的大量碳化物是硬脆的,是脆性相。共晶碳化物主要是分布在钢基体中的粗晶或枝晶。铸锭经轧制和轧制后,合金的碳化物有一定程度的破碎和细化,但碳化物仍偏析并沿带分布,呈全网状、半网状或堆积状。滚动方向。碳化物的不均匀性随着原料直径或厚度的增加而增加。

  

  共晶碳化物非常稳定,常规热处理难以消除,会造成应力集中,成为淬火裂纹的来源。钢中硫或磷等杂质的偏析或过量也是淬火开裂的重要原因。高速钢的导热性和热塑性差,抗变形能力强。在热处理过程中,金属的表面和内层容易产生微裂纹,***终导致淬火过程中裂纹的扩展而导致材料的报废。宏观金属缺陷,如气孔、收缩、气泡、偏析、白点、枝晶、粗晶、夹杂物、内部裂纹、发际线、大晶粒碳化等。材料和非金属夹杂物在淬火过程中容易引起应力集中。当应力大于材料的强度***限时,会产生淬火裂纹。

  

  机械设计和冷加工不当,造成应力集中,刀具厚度不均,边缘、锐边、尖角、槽、孔、凸台等形状突变造成的缺口效应。、粗糙的冷加工表面、深刀模、碰撞和标记等。高速钢刀具在淬火过程中会引起应力集中,从而产生淬火裂纹。如果刀具在淬火前冷加工时内应力(特别是磨削时内应力)较大,在淬火加热和冷却过程中会形成各种应力叠加。当叠加应力超过材料的强度***限时,会产生淬火裂纹和变形。

  

  磨削裂纹高速钢磨削裂纹常发生在磨削过程中。裂纹较薄且较浅(深度小于1毫米),呈放射状网状分布在表面,多垂直于磨削方向,类似淬火网状裂纹,但原因不同。

  

  当磨削速度高、进给速度大、冷却性能差时,钢表面的金属温度会迅速升高到淬火加热温度,然后冷却形成金属表面的二次淬火,产生二次淬火应力。严重碳化物偏析的存在没有消除,或者淬火刀具中大量残余奥氏体没有转变,磨削时容易引起应力诱发相变,从而促进残余奥氏体向马氏体转变。磨削过程中结构应力增加并与二次淬火应力重叠,从而在二次淬火后的表层形成磨削裂纹。

  

  高速钢刀具在高温下奥氏体化。淬火后,它们以大于或等于钢级的临界冷却速率淬火,以获得淬火马氏体结构。但部分过冷奥氏体并未转变为残余奥氏体(AR)(约25%-35%)。

  

  如果在-160°C到-160°C进行液氮冷却处理,残余奥氏体可以转变为马氏体(m),由于残余奥氏体的比容小,马氏体的比容大,钢件会膨胀,产生较大的二次淬火组织应力,与一次淬火应力叠加。当叠加应力大于钢的断裂强度时,会发生冷淬二次裂纹。

  

  淬火内应力和淬火冷却介质

  

  预防措施如下:用小铸锭开坯轧制各种刀具材料;选用二次精炼电渣重熔锭,纯度高,杂质少,晶粒细小,碳化物少,组织均匀,无宏观冶金缺陷;将不合格的原料重新锻造,粉碎材料中的共晶碳化物,使共晶碳化物的不均匀性小于或等于3级;采用高温分级淬火再高温回火的预处理工艺,可以有效避免高速钢原料冶金缺陷引起的淬火裂纹。

  

  当钢中***初的生态氢H转化为氢分子时,高速钢刀具被酸洗电解(H膨胀时会产生巨大的压力,导致钢的晶界产生裂纹,称为氢脆)。

  

  酸洗是金属氧化物与酸之间的化学反应,使金属氧化物变成可溶性盐,与金属表层分离。淬火高速钢具有强烈的酸洗和氢脆开裂倾向。用硫酸或盐酸酸洗工具时,化学反应方程式为FeO+h2so4FeSO4+H2OFeO+HClFeCl+h2OFE+H2SO4-→FeSO4+H2↑Fe+HCl-→FeCl+H2↓

  

  高速钢的显微组织应力、热应力和附加应力为淬火内应力。当高温钢用高温奥氏体淬火时,过冷奥氏体转变为淬火马氏体。由于前者的比容较低,后者的比容较大,钢从收缩状态反转为膨胀状态,金属的内层和外层发生相变。不同时间引起的体积就是组织应力。大型工具的表面、中心、厚度和厚度因加热和冷却速度不一致而不同,从而导致温度差异。不同体积膨胀收缩产生的内应力是热应力。

  

  刀具表面和内部组织结构不均匀以及刀具内部弹性变形不一致所产生的内应力为附加应力。当上述三种应力之和大于材料的抗断裂能力时,就会形成淬火裂纹。

  

  当淬火冷却介质的冷却速度过高,超过钢种的临界淬火冷却速度时,容易形成淬火内应力大的高速钢圆锯片进口品牌,导致刀具淬火开裂。当淬火介质的冷却速度太小,小于钢的临界淬火冷却速度时,不能获得所需的组织和性能。获得淬火马氏体相变的***小冷却速率是临界淬火冷却速率。高速钢具有优异的淬透性,中小型刀具可采用空气冷却进行淬火。

  

  但是,当硝酸盐用于等温淬火时,如果硝酸盐含有过多的水,淬火冷却速率可能过高,或者当工具淬火至室温时,用水清洗,可能会导致大量的清洗。过冷残余奥氏体在水中冷却。高速时会转变为淬火马氏体,导致较大的淬火内应力和刀具开裂。

  

  预防措施如下:①降低磨削速度和进给速度,使用温和的磨削冷却液;(2)严格检查原材料的储存和生产前检验,控制材料的共晶碳化物等级(≤3级),超过3级时进行锻件更换;③避免奥氏体淬火加热温度过高,采用电脑控温,采用热浴分步淬火、等温淬火、多次高温回火等措施降低组织应力、热应力和残余奥氏体。可以有效避免磨削裂纹。

  

  过剩高速钢,过烧组织中的过剩高速钢,其特征是晶粒尺寸明显粗化、粘连、角状、尾状和全网状、半网状或沿晶界连续网状分布;钢结构局部熔化出现黑色组织或共晶贝氏体,形成过烧组织,大大降低钢的晶间结合力和韧性。高速钢过热、燃烧过度的主要原因是:淬火温度过高,测温、控温仪表不准确;盐浴炉淬火加热时,盐浴表面烟雾引起的辐射高温计温度会造成辐射高温计测温误差;电压配电盘电磁开关失灵;工具加热时,工具离电***太近或埋在炉底;原料中有大量角状碳化物或等级不均匀的碳化物。

  

  高温钢的过热过烧结构容易造成淬火裂纹。

  

  预防措施如下:改进工具的设计,使其形状合理,厚度均匀。厚的地方可以做技术孔,薄的地方可以加筋,斜面可以做成变形区。工具的边缘、直角和尖角可以倒圆,孔可以倒角。冷加工表面的光洁度应符合设计要求,防止刀口粗糙。用万能笔写记号笔;淬火前退火消除冷加工内应力;采用热浴一步淬火和等温淬火来降低结构应力和热应力,避免应力集中。

  

  预防措施如下:(1)在保护气氛炉、真空电炉、全脱氧盐浴炉中加入热刀,防止氧化脱碳;(2)将淬火刀冷却到钢种的Ms点附近后,取出并转移到中等冷却介质中。应在硝酸盐浴或碱浴中淬火,等温淬火,然后在理想的冷却介质中淬火;③低温回火(≤100℃),缓慢加热至≥300℃,随炉加热至规定温度。高温回火保温后,将炉内空气冷却至室温。在回火和缓冷过程中,实现了残余奥氏体(Ar)向马氏体(M)的转变,避免了水和油的冷却,防止了较大的二次淬火应力。总之,淬火后要及时回火,防止淬火应力的产生和扩大;充分回火以获得稳定的结构;多次高温回火促进了残余奥氏体(AR)向马氏体(M)的完全转变,消除了二次淬火应力。较长的时间和回火,提高断裂韧性和综合力学性能,可有效防止回火不当引起的二次淬火裂纹。

  

  预防措施是:①电火花加工前,应***消除刀具内应力;②严格控制线切割的电气参数;(3)留有足够的加工余量进行研磨和抛光,并通过后续加工去除变质层;过150~200℃×2?4h油浴消除了电火花加工的应力回火,防止了微裂纹的产生。进口高速钢圆锯片

  

  回火不当引起的二次淬火裂纹。高速钢刀具具有高温回火后二次硬化的特点。***次马氏体淬火后,残留大量奥氏体。在高温回火过程中,残余奥氏体相在回火和冷却过程中转变为马氏体。如果在水中或油中快速冷却,将形成两个奥氏体。二次淬火马氏体会产生较大的淬火内应力。回火过程中如果采用火焰或高频快速加热,表面金属会收缩,而内部仍然是马氏体,由于比容大,处于膨胀状态。结果,表面层具有大的拉伸应力,该拉伸应力与一次和二次淬火应力叠加,由于回火不当导致二次硬化和开裂。工具表面脱碳会加速裂纹的形成。

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