鋼凈化壓實淬透

鋼凈化壓實淬透

井口鍛件鋼凈化、壓實、淬透和低溫沖擊

2014.11.18（兼談4130、410鋼的熱加工）第2頁,共53頁，2024年2月25日，星期天一、API6A井口裝置和采油樹設備規(guī)范有關參數(shù)最高額定工作壓力138MPa額定溫度（℃）材料選擇大多數(shù)訂貨低溫沖擊要求超規(guī)范第3頁,共53頁，2024年2月25日，星期天二、經(jīng)常碰到的材料質量問題

——4130、410等等CrMo鋼、半馬氏體鋼的低溫沖擊不達標；

——工藝重復性差，性能不均勻、有時沖擊值大跳躍；

——淬裂；

——探傷不合格；

——鍛件表面質量差、缺少加工余量。第4頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

三、分析成分未得到針對性優(yōu)化；鋼坯存在原始冶金缺陷；晶粒大或不均勻；未壓實鍛透；未沖去心部夾雜；終鍛溫度過高；鍛裂、折疊；鍛造附具不匹配；未淬透、熱處理組織不均或出現(xiàn)大量塊狀鐵素體甚至魏氏組織（或δ鐵素體、網(wǎng)狀組織過多）、以及各種導致淬裂的其它因素；利用率過高。操作不嚴謹。第5頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1，成分通析C、Mo偏析或T/2處的“A”偏析影響所有性能.4130的淬深有限，厚200以上環(huán)形大件T/4的深50mm處很難達到≥80%貝氏體，并確保-29℃的KV2≥27J。S、P量及Sb、As、Sn高，P+Cu或P+Sn高致脆。有嚴苛低溫沖擊考核的CrMo鋼應要求P≤0.006、S≤0.003、As和Sn各≤0.010、Sb≤0.003。歐標都要求Al終脫氧鋼的全鋁在0.015~0.035%。410也可加Al。4130C（0.30）靠中限，Cr（0.95/1.10）、Mn（0.50/0.60）、Mo(0.20/0.30)、Ni(0.40/0.50)均靠中上限為好。410的C中上限，Cr中下限。Ni最大可加到0.6，Ni達到1.5后能有效能抑制鐵素體產(chǎn)生。Mo是鐵素體形成元素，超2%后快速促進δ鐵素體析出，但它的抗回火脆性、熱穩(wěn)定性很好，取中限為好。Ti、V、Nb慎處。Si控低限（Si、P易結合致脆).Mn控中上限。CrMo鋼氣體含量要低，防止氧化物、氮化物化合物過多而影響低溫沖擊，要認真復查氣體含量。410可增氮，但鍛造時易裂。充分利用API6A中成分允差。API6A產(chǎn)品規(guī)范級別PSL2~4

成分偏差率低合金鋼不銹鋼C0.080.08Mn0.400.40Si0.300.35Ni0.501.00Cr0.50—Mo0.200.20V0.100.10第6頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2，工序對策（1）煉鋼成分優(yōu)化要結合攻關主要目標和以后的熱工藝開展，注意積累歸納本司數(shù)據(jù)確定。純凈性。大幅減少夾雜很重要。純凈鋼能改善常規(guī)力學性能與抗腐蝕等性能，尤其使低溫沖擊值和持久性能大幅提高。因連鑄坯的固有缺陷應慎用。均勻性。尤其是C、Mo偏析。致密性。

——

偏析小、縮孔小、沉積錐小是提高鍛件利用率的基礎。第7頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

達到“三性”的主要手段：——

精煉、冶煉和澆鑄真空化（或采用ESR錠）——

原、敷料要好（生鐵、廢鋼、礦石、合金、脫氣劑、脫硫劑等等）——

注意清潔度和干燥度——

溶化時多次造渣、抓好除磷，氧化和還原時抓好除硫，精煉時抓好除氣（噴鈣使夾雜改質）——

澆注前抓好耐材質量和澆注系統(tǒng)裝配、清潔、預熱到位，澆注時抓好注溫、注速和氬保護系統(tǒng)完善——

及時脫模、熱送或退火、精整——

純凈鋼易粗晶，鍛造和熱處理時應考慮到這點。第8頁,共53頁，2024年2月25日，星期天鋼錠結構及缺陷“T”肩激冷細晶層柱狀晶區(qū)傾斜樹枝晶區(qū)粗大等軸晶區(qū)沉積錐（負偏析區(qū)）縮孔和碳等元素的嚴重正偏析區(qū)V形偏析和嚴重疏松區(qū)A形偏析區(qū)或稱倒“V”偏析區(qū)碳含量的零偏析點，約30％～40％錠身高度處第9頁,共53頁，2024年2月25日，星期天電渣重熔LF爐加熱LF爐真空

最主要最常用的手段——精煉和電渣重熔第10頁,共53頁，2024年2月25日，星期天煉鋼時的場景

電爐出鋼爐外精煉真空澆注第11頁,共53頁，2024年2月25日，星期天120t三工位精煉爐照片中外面是真空工位，真空蓋懸著，里面是加熱喂料工位，正在開蓋，準備將座包在軌道上移動到真空工位脫氣。座包底始終通氬攪拌。第12頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（2）鍛造把追求成形改成追求“提質”。細晶密實、控制夾雜和均質同化是重點改進工藝，對自由端、死區(qū)進行局部變形控制變形（類似控軋），加熱-鍛造參數(shù)匹配，降低終鍛溫度，做好鍛后處理提高利用率應在保證通過驗收前提下實施第13頁,共53頁，2024年2月25日，星期天晶粒約3-5級晶粒度約0-2級晶粒度▲促使奧氏體晶粒長大的因素，主要是加熱溫度?！话愫剂吭黾樱ЯｉL大，晶粒長大傾向性增大?！彩悄苄纬煞€(wěn)定碳化物的元素如W、Ti、V、Mo、Nb等，都能夠抑制奧氏體晶粒的長大，而錳和磷會促使奧氏體晶粒的長大，所以錳鋼加熱時特別要注意防止晶粒的長大。Al含量很重要，形成AlN起到阻止晶粒長大作用。AlN和Al2O3在950℃后逐漸融入晶內，失去機械阻礙物作用，晶粒開始長大。▲當變形溫度高于再結晶溫度100℃以上、總變形量≤35%時，鍛前加熱和中途回爐加熱的溫度盡量低、保溫時間的晶粒嚴重長大?！鴮Ω吆辖痄搧碚f鍛造速率低些，使動態(tài)再結晶完善，晶粒細小、均勻第14頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

晶粒大小對CrMo鋼強度的影響晶粒大小對CrMo鋼脆性轉變溫度的影響晶粒度▲細晶、細碳化物組織比細晶、粗碳化物組織和粗晶、粗碳化物組織韌脆轉變溫度低,▲晶粒尺寸對韌脆轉變溫度和斷裂韌度值的影響要比碳化物尺寸顯著得多。晶粒細化還有助于上B（粒貝）韌性提高▲晶粒越細，不同取向晶粒晶界總長度越長、位錯移動阻力越大，韌性提高。第15頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

終鍛溫度對晶粒度的影響第16頁,共53頁，2024年2月25日，星期天相變中細化晶粒的方法1，加改質元素（Nb、Al、V…），使鋼錠原始組織大大改善，形成抑制晶粒長大的“樁”；或反復正火，減小初始晶粒，增加形核數(shù)；圖（1）2，加大變形量（恒溫變形、增寬變形區(qū)間、工藝優(yōu)化…），打碎枝晶，改善枝間偏析，既增加形核數(shù)又提高轉變驅動力。圖（2、3）3，熱處理時加大冷速；變形時降低終止溫度（850~750℃二相區(qū)鍛造、750~550℃控軋，形變熱處理TMCP…）增大轉變驅動力。圖（4）4，通過變形和熱處理使較粗大夾雜物破碎，把第二相彌散分布，增加形核數(shù)。圖（3）第2點最重要，是動態(tài)再結晶細化的關鍵（不銹鋼及超純凈電渣鋼尤是）。第3點也很重要，位錯層更細密，使以后的晶粒更細。第17頁,共53頁，2024年2月25日，星期天鍛造中防止和消除晶粒遺傳的對策1)避免鍛前加熱溫度過高，尤其對高淬透性鋼和馬氏體不銹鋼，更應嚴格控溫；2)避免鍛件上存在小變形或臨界變形的區(qū)域，應使各部位均有足夠的變形量；3)鍛后熱處理應盡可能獲得鐵素體一珠光體組織（如正火），將原始晶粒內的位向打亂，這是消除晶粒遺傳的最有效的辦法。；4)對奧氏體穩(wěn)定性高(尤其含有Ti、V、Nb等元素)的合金鋼和截面尺寸大的重要鍛件，可采用高溫正火(退火)或反復高溫正火(退火)的方法。因為在α→β的轉變過程中比容發(fā)生變化，晶粒間產(chǎn)生相變內應力，使晶粒變形，產(chǎn)生了畸變能，在高溫奧氏體區(qū)發(fā)生奧氏體再結晶，由于重新形核和長大，破壞了原來的空間取向，從而可使奧氏體晶粒細化；5)應盡量提高650～800℃區(qū)間的加熱速度，切勿在Acl溫度附近保溫或緩慢加熱。大鍛件在600℃左右保溫后，應以最大速度加熱到奧氏體再結晶溫度，以減小晶粒遺傳。第18頁,共53頁，2024年2月25日，星期天鋼錠疏松區(qū)域日本曾對195t、26Cr2Ni4MoV轉子鋼錠進行解剖試驗，結果發(fā)現(xiàn)了如上圖所示的1-11mm的中心疏松區(qū)，其最大疏松尺寸為11mm應變性應力型壓實類型示意圖疏松區(qū)和壓實路線第19頁,共53頁，2024年2月25日，星期天電渣錠鐓粗的壓實效果示意第20頁,共53頁，2024年2月25日，星期天拔長壓實的主要方法FM法雙V法三角錠法WHF法FMLSUF(走扁方)TER還有JTS降溫鍛造、控鍛成形等等第21頁,共53頁，2024年2月25日，星期天最常用的WHF法操作注意砧寬/坯高為0.6左右，翻轉90°拔方，進砧量不要過滿，要有搭接量壓下時壓力不要中斷，要盡可能連續(xù)施壓，每道壓下量為坯料高度的20％鍛件端面的一砧要滿砧強壓下，使端面凸出不斷清除砧面上的氧化皮壓“谷”避“峰”（見右圖）W/ho為0.5時壓三砧的內部應變分布

不變形區(qū)粘滯、小變形區(qū)第22頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

鍛造時注意切頭尾和沖孔●鋼錠底部沉積錐區(qū)域的雜質應得到充分切除●用相當于坯料直徑1/3的大小的空心沖子、從鋼錠底部端朝冒口端方向沖孔，把未切去的沉積錐（尤其是上部分）反擠入芯塊●不要把大量冒口料鍛進本體●鐓、拔、芯棒擴孔或拔長的鍛造比盡量接近（或把最大鍛比放在主應力方向）第23頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

影響δ鐵素體、網(wǎng)狀組織過多的因素：

1，鍛后冷卻速度過快和過慢都會導致魏氏組織或鐵素體塊狀組織、碳化物網(wǎng)狀組織的形成。

2，加熱溫度過高、粗大奧氏體晶粒將促進此類組織形成。

3，碳含量為0.10%~0.4%時較易形成魏氏鐵素體。

4，終鍛溫度過高，停鍛之后，鍛件內部晶粒會繼續(xù)長大，形成粗晶組織。例如亞共析鋼的終鍛溫度若比A3高出太多，鍛后奧氏體晶粒將再次粗化。在一定范圍的冷卻速度下，塊狀和網(wǎng)狀組織容易在粗大晶粒的奧氏體中產(chǎn)生。終鍛溫度過高還使CrMo鋼淬火溫度大大提高。

5，形狀復雜、壁厚大；合金組元復雜。第24頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

用較低溫度下的變形來改善鐵素體形態(tài)形變誘導鐵素體一般呈等軸狀的形貌,形核地點一般在奧氏體晶界.隨著變形溫度的降低和變形量的增大,形核地點向奧氏體晶內擴展,且形變誘導鐵素體的轉變量也增加,但轉變量不會超過該溫度下的平衡量。先共析鐵素體的形態(tài)受變形溫度和冷卻速度的影響,隨著冷卻速度增加,鐵素體形態(tài)由等軸狀向針狀和魏氏組織形態(tài)轉變;變形溫度降低,有利于得到等軸狀的鐵素體.變形對塊網(wǎng)鐵素體的形成有抑制作用,使形成該組織的臨界冷卻速度增大.隨著變形溫度的降低和變形量的增大,變形后冷卻過程傾向于得到等軸狀的鐵素體加珠光體的組織。降低變形溫度和增大變形量同樣有利于細化鐵素體晶粒,但容易造成組織不均勻，另外要防裂。第25頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

（3）熱處理工藝參數(shù)制定時充分考慮到韌性要求，強化固溶、深度冷卻（水淬液冷）。高度重視回火。裝爐時墊高、工件有間隔，墊鐵高于火口中心≥150mm。循環(huán)水溫（最后一件時）≤35℃（理想水溫＜25℃），充分攪拌，破壞汽膜。開爐門起在60~90sec內入水。最后一件多保溫不超過1h。設計合理的熱處理件加工形狀。適用的工裝。防止過熱裂紋。及時開展失效分析。第26頁,共53頁，2024年2月25日，星期天30CrMo連續(xù)轉變圖（CCT圖）4130第27頁,共53頁，2024年2月25日，星期天英國第28頁,共53頁，2024年2月25日，星期天淬火溫度對性能的影響回火溫度對性能的影響￠30mm試坯870℃630℃第29頁,共53頁，2024年2月25日，星期天案例太重

厚170~330，重20t軸套，870℃×7h（WC）、630℃×14h（WC）調整Cr、Mo含量前后比較第30頁,共53頁，2024年2月25日，星期天空冷油冷水冷不同直徑在不同介質中的冷速第31頁,共53頁，2024年2月25日，星期天冷速（通常用700℃時冷卻速度來評價淬透性）

lgV水=7.90-1.86lgD提高冷速可大大減少初析鐵素體，并獲得絕大部分B。JSW上重第32頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第33頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1Cr13相圖Si、Cr、Mo是鐵素體形成元素，含量提高使α+γ線的相變點提升，且殘余奧氏體分解相對快一些，故取高溫淬低溫回。

C、Ni擴大γ相、使α+γ線的相變點下降，故淬火溫度下降，另使CCT鼻子線右下移，過冷奧氏體穩(wěn)定，需提高回火溫度使其獲得分解動力。實例淬火溫度回火溫度C0.10Cr14Si0.8Ni0.201000~1020℃680~700℃C0.15Cr11.5Si0.3Ni0.60930~950℃750~770℃

第34頁,共53頁，2024年2月25日，星期天CCT圖若δ鐵素體殘留（往往是塊狀）+后續(xù)加工中析出的α相（網(wǎng)狀或小的延晶粒狀）出現(xiàn)較多時，熱處理是無法徹底改善的，只有在預先鍛造中充分注意防止其出現(xiàn)。如果出現(xiàn)脆化那只有改鍛。一般來說，淬火后得到的馬氏體在回火中到550℃以上才開始分解（含Ni高的還要高）。此時延晶析出極細的索氏體，到600℃以上，碳化物逐步凝集，700℃時逐漸轉變?yōu)樘蓟镎ｉg距的索氏體，KV2值上升資料：在多向大鍛比（＞9）下才能得到各向同性的穩(wěn)定的抗低溫沖擊組織第35頁,共53頁，2024年2月25日，星期天950℃淬火不同回火的近表面試樣常溫沖擊功950℃淬后不同回火溫度后2英寸試樣在不同實驗溫度下的沖擊功不同碳量在不同淬火溫度下鐵素體量950℃淬、750℃回后第二次回火后與KV2關系Pt值在21左右KV2高（150J多）

第36頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1Cr13的成分設計和工藝重點淬火溫度影響回火溫度影響回火時間影響GB/T8732要求δ鐵素體不超10%。加Ni、N能減少鐵素體量，但Ni參考值最多加到0.6，起不了太大作用。但N很難加入且易裂。C量可靠中上，但可上調幅度很小。Creq=Cr+2Si+1.5Mo+1.75Nb目標Nier=30C+0.5Mn+2Ni+25N+40B目標Cr、Si控中下限但加強冷卻，Mn控中上限，適量加Al。

大多企業(yè)里，加熱溫度過高是造成δ鐵素體大量析出的主因，也是晶粒粗化的主因。晶粒粗化直接導致KV2下降。晶粒度每粗1級，KV2平均跌12J多。

加熱溫度最好≯1200℃，按變形量調整?？刂痞蔫F素體＜5%。優(yōu)化成分第37頁,共53頁，2024年2月25日，星期天四，淬火裂紋淬火裂紋是過冷奧氏體在馬氏體轉變時（低于250C）孕育-發(fā)生、在回火時擴展。多數(shù)呈無分叉、無氧化、較光滑的線狀。往往發(fā)生在淬透區(qū)或淬透和未淬透過渡區(qū)。在淬火過程中，當淬火產(chǎn)生的巨大應力大于材料本身的強度并超過塑性變形極限時，便會導致裂紋產(chǎn)生。淬火裂紋往往是在馬氏體轉變開始進行后不久產(chǎn)生的，裂紋的分布則沒有一定的規(guī)律，但一般容易在工件的尖角、截面突變處形成。在顯微鏡下觀察到的淬火開裂，可能是沿晶開裂，也可能是穿晶開裂；有的呈放射狀，也有的呈單獨線條狀或呈網(wǎng)狀。因在馬氏體轉變區(qū)的冷卻過快而引起的淬火裂紋，往往是穿晶分布，而且裂紋較直，周圍沒有分枝的小裂紋。因淬火加熱溫度過高而引起的淬火裂紋，都是沿晶分布，裂紋尾端尖細，并呈現(xiàn)過熱特征：結構鋼中可觀察到粗針狀馬氏體；工具鋼中可觀察到共晶或角狀碳化物。表面脫碳的高碳鋼工件，淬火后容易形成網(wǎng)狀裂紋。這是因為，表面脫碳層在淬火冷卻時的體積脹比未脫碳的心部小，表面材料受心部膨脹的作用而被拉裂呈網(wǎng)狀。如果裂紋在淬火前已經(jīng)存在，又不與表面相通，這樣的內部裂紋雖不會產(chǎn)生氧化脫碳，但裂紋的線條顯得柔軟，尾端圓禿，也容易與淬火裂紋的線條剛健有力，尾端尖細的特征區(qū)別開來。

第38頁,共53頁，2024年2月25日，星期天厚壁件水淬（馬/半馬）殘余應力示意圖

冷卻初冷卻終熱應力組織應力第39頁,共53頁，2024年2月25日，星期天模具塊類件心部軸向心部切向表面切向表面軸向殘余應力實例第40頁,共53頁，2024年2月25日，星期天一，淬火裂紋形成因素1，淬火裂紋和元素有關。影響程度由P、Mo、Cr、V、Mn等依序遞減。第41頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2，和組織（晶粒度、純凈度和均勻度包括加熱均勻度等）、大?。ㄙ|量效應）、形狀（如端角等應力集中處）、均度（如嚴重的厚薄不均）、表面質量（如刀痕、蝕坑）等有關。同直徑冷卻比大和久重雄模型第42頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3，和馬氏體膨脹速度、各區(qū)膨脹次序、膨脹量及殘奧量有關。這和介質如水淬或油淬或PAG液淬等冷卻方式、速度有關，和相變時的熱應力、組織應力的分布密切相關。（右圖為小件表面的典型傾向）第43頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4，淬透性好的材料易發(fā)生裂紋（Ms點越低越易出現(xiàn)，Ms點降8℃，發(fā)生幾率增6倍）5，和淬火溫度（或對大鍛件來說的淬溫和水溫的差ΔT）有關。有心淬火的可提高淬溫（但要防晶粒粗大，導致粗針狀馬氏體出現(xiàn)），無心的應降低（小件或心部考核要求不高的件）。水溫越高，ΔT越小、熱應力越小，對小件來說組織應力疊加后越易發(fā)生裂紋。但對大件軸類和形狀復雜件包括厚壁圈則不一定。有可能在淬透區(qū)和過渡區(qū)產(chǎn)生高的軸向或徑向拉應力而致裂。第44頁,共53頁，2024年2月25日，星期天鍛造加熱與熱處理加熱裂紋如何正確鑒別

鍛造裂紋一般在高溫時形成，鍛造變形時由于裂紋擴大并接觸空氣，故在100X或500X的顯微鏡下觀察，可見到裂紋內充有氧化皮，且兩側是脫碳的，組織為鐵素體，其形態(tài)特征是裂紋比較粗壯且一般經(jīng)多條形式存在，無明細尖端，比較圓純，無明細的方向性，除以上典型形態(tài)外，有時會出現(xiàn)有些鍛造裂紋比較細。裂紋周圍不是全脫碳而是半脫碳。由于熱處理加熱溫度偏高，保溫時間過長或快速加熱，均會在加熱過程中產(chǎn)生早期開裂。產(chǎn)生沿著較粗大晶粒邊界分布的裂紋；裂紋光滑，兩側略有脫碳組織，零件加熱速度過快，也會產(chǎn)生早期開裂，這種裂紋兩側無明顯脫碳，但裂紋內及其尾部充有氧化皮。有時因高溫儀器失靈，溫度非常高，致使零件的組織極粗大，其裂紋沿粗大晶粒邊界分布。第45頁,共53頁，2024年2月25日，星期天二，常見裂紋通析縱裂⑴縱裂的宏觀形態(tài)沿細長零件表面啟裂，在沿縱向擴展的同時，又以垂直表面的方向向截面內部擴展，形成外寬內尖的楔形裂口。縱裂的擴展總是終止于截面的中心處附近，外觀上看縱向單條裂紋和橫截面上的楔形裂口，是縱裂的基本宏觀形態(tài)。⑵縱裂的形成條件淬透是縱裂形成的必要條件。小工件淬透后的應力狀態(tài)屬于組織應力型殘余應力，一般情況下組織應力的切向應力顯著大于軸向應力。因此形成組織應力型殘余應力是縱裂的應力條件。⑶縱裂預防措施①采用較緩慢的冷卻介質，如油等。大件也可用水、油雙液淬火，但水、油雙液淬火對于一些小件無實際使用價值。②工件加熱避免過熱，出爐后可適當預冷，淬火后及時回火。第46頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2弧裂⑴弧裂形成的條件同時具備整體快速冷卻時不能淬透、具有弧裂的幾何敏感部位的結構形式。⑵幾何敏感部位的結構形式有孔洞、凹面和碗面、截面尺寸突變、軸肩凹面等有緩冷效應結構（參考大和久模型）緩冷效應。要么使局部未淬硬產(chǎn)生淬火屈氏體并處在馬氏體的包圍之中（如偏析點、淬火時的上部汽膜不易破損處）；要么淬硬層被局部明顯減薄。在熱處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的弧裂中，前一種占絕大多數(shù)。⑶弧裂的形成擴展方式及典型宏觀形態(tài)弧裂首先在幾何敏感部位的表面上形成，并由此沿曲（?。┟嫦认蚪孛鎯炔慷ㄏ驍U展，嚴重時可穿越零件的其余截面，再向零件的外表面延伸，直到在那里呈弧形露出；嚴重時常使相應部位沿弧裂脫落（或經(jīng)敲擊即可脫落）。開裂面通常為形狀各異的曲（?。┟?，最典型的是從幾個不同的方向觀察時都呈弧形，是判定弧裂的重要依據(jù)。對存在于幾何敏感部位上并可引起應力集中效應的因素（如尖銳拐角），并不誘發(fā)或促進弧裂的產(chǎn)生。⑷弧裂的預防措施①實施局部強冷：對于可能引起弧裂的零件，要考慮對幾何敏感部位進行局部強冷（高溫區(qū)間）的可能性和實施方法。②實施局部弱冷：對于可能引起弧裂的零件，要考慮對幾何敏感部位進行局部弱冷（高溫區(qū)間）的可能性和實施方法。如空心件堵孔淬火，讓孔內在高溫區(qū)內冷速更緩，并全部轉變成屈氏體組織。③實施低溫區(qū)緩冷的淬火方法（如水淬油冷）。第47頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3大型零件淬火裂紋⑴大型零件淬火殘余應力為熱應力型淬火介質的冷卻能力越強、截面尺寸越大、加熱溫度越高,淬火殘余應力越大。⑵應力作用方式與開裂原因冷卻末期，外層金屬已冷到低溫，內部金屬的溫度必然高于外層。當其繼續(xù)降溫時，因伴隨體積收縮受到外層金屬的強力約束，而在中心部位產(chǎn)生三維拉應力，最大拉應力作用在截面的中心處。金屬力學性能理論表明，金屬在三維拉應力作用下，大大約束了塑性變形能力，使其轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，極易產(chǎn)生低應力脆性斷裂；這就是具有珠光體組織的大件心部金屬，在熱應力型應力作用下形成裂紋的根本原因。⑶斷口特征①軸類：常為縱向裂開，當高度為直徑的兩倍以上時，有橫斷現(xiàn)象，有的甚至裂成多段。中心往往存在網(wǎng)狀組織，降低鋼的強度并沿其擴展。當軸向與切向最大拉應力超過零件中心處材料的強度時，首先在該處開裂。隨后在淬火應力的作用下，裂紋分別沿縱向和橫向由內向外擴展，直到在外表面露出裂紋。但是裂紋也可能終止于內部某處成為內裂。較多時候是在機加工后顯現(xiàn)。在長度遠大于直徑的時候，橫斷比縱裂更多見，裂紋源通常位于截面中心處，當截面中心附近區(qū)域存在冶金缺陷時，裂紋源才可能偏離截面中心處。②圈類：徑向裂紋較多。也有近端面環(huán)形裂紋。③炸裂的內裂：炸裂發(fā)生在冷卻末期或甚至出爐以后幾天。斷裂面平齊，無明顯塑性變形發(fā)生，呈典型的脆性斷口。第48頁,共53頁，2024年2月25日，星期天⑷內部冶金缺陷的作用大件截面中心及其附近，是熱應力型應力的最大拉應力存在和作用的位置，這里又是許多冶金缺陷產(chǎn)生或存在的部位。這些缺陷是重要的促裂、誘裂因素，也是大件淬裂的天然裂源和直接原因。由于種種原因的制約與影響，目前我國大型鑄鍛件的綜合冶金質量還很不理想，因而成為影響大件淬裂的最重要的實際因素之一。⑸大件淬裂的預防措施①利用熱處理基本應力的交互作用和雙重作用特征，設計或改進大件的淬火工藝（盡量避免截面突變等）；②防止奧氏體化的局部過熱，利用預冷降溫的方法（減小ΔT）；③淬火冷卻時快淬緩冷（如水淬液冷）；④及時回火注意回火冷卻方法（減小殘余應力）。第49頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4邊廓裂紋⑴邊廓裂紋的形成條件①產(chǎn)生在尖棱角或外輪廓的附近；②快速淬火冷卻條件下；上述兩項決定了裂紋形成處的組織應力值極大（組織轉變快，截面溫差?。?。并且裂紋形成于淬火初期，此后隨著冷卻時間的延長，裂紋迅速擴展。在制定熱處理工藝時必須要了解邊廓裂紋的這個特點。⑵邊廓裂紋的宏觀特征在輪廓或邊棱的附近，并與之基本平行的單條或多條毛細裂紋；外寬內尖與零件外表面基本垂直且裂紋較淺。⑶加熱溫度及應力集中因素的影響①邊廓裂紋在較低的淬火溫度下就能產(chǎn)生（不是回火階段，裂紋常有氧化），如過熱條件下會更嚴重擴展。②一般應力集中因素不產(chǎn)生影響，但表面機加工刀痕例外。在具有圓形輪廓的淬火零件上，邊棱附近產(chǎn)生的邊廓裂紋，幾乎都是沿著圓形的機加工刀痕形成和擴展的。這是因為邊棱附近的加工刀痕，恰好處在這類裂紋賴以形成的表面局部合成拉應力場的作用范圍內。⑷邊廓裂紋的預防措施①選用較緩和的淬火冷卻介質；②淬火冷卻介質的溫度不可低于15℃，當?shù)陀?℃裂紋易出現(xiàn)；第50頁,共53頁，2024年2月25日，星期天5脫裂在某些回轉體零件（如車輪、齒輪等）和圓柱體零件（如軸、銷類）淬火時，有時在輪緣、齒圈和軸肩等部位乃至全部脫（崩）落的淬裂現(xiàn)象，就是脫裂。⑴脫裂的形成規(guī)律①脫裂的產(chǎn)生的條件：