材料因素造成的淬火裂紋

上海恒精機(jī)電設(shè)備有限公司 （201707） 江國清 林信智

感應(yīng)淬火零件的材料成分、材料質(zhì)量和原始應(yīng)力狀態(tài)，都將影響零件淬火裂紋的產(chǎn)生與消除。

零件的材料成分決定于零件的服役條件。對于制造結(jié)構(gòu)零件的低碳鋼、中碳鋼和中碳合金鋼而言，淬火硬度與含碳量成正比，零件的服役條件要求有較高耐磨性時(shí)，所選材料應(yīng)有較高的含碳量，以保證零件感應(yīng)淬火后有較高的表面硬度。不過，當(dāng)材料wC≥0.5%時(shí)，材料淬火裂紋傾向大為增加。

若零件在大扭矩或大彎矩作用下工作，要求零件有高的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，零件淬火后有足夠深的硬化層。零件材料除有一定的含碳量外，還要加入一定量的合金元素，以保證材料有較高的淬透性，然而隨著含碳量的提高和某些合金元素的加入，都將增加淬火裂紋的敏感性。

鑄鋼和鑄鐵零件多存在砂眼、氣孔或非金屬夾雜物，這些缺陷都是淬火裂紋的發(fā)源地。非金屬夾雜物中特別是分布在晶界上的初晶硫化物，對淬火裂紋產(chǎn)生有極大的促進(jìn)作用。

零件的淬火部位中存在的原材料裂紋和鍛造折疊，在感應(yīng)淬火時(shí)有擴(kuò)大的趨勢，并能產(chǎn)生局部燒熔現(xiàn)象。零件感應(yīng)淬火前的原始應(yīng)力狀態(tài)，對淬火裂紋也有明顯的影響。有些零件在感應(yīng)淬火前的加工中，使零件內(nèi)部積蓄了較大的內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力也將成為引發(fā)淬火裂紋的重要因素。

1.冷拔應(yīng)力能夠引發(fā)淬火裂紋

45鋼的載重汽車轉(zhuǎn)向節(jié)主銷，是由φ42mm的圓鋼，經(jīng)過幾次冷拔成為φ39mm的圓鋼，再由自動(dòng)車床切斷，用無心磨床磨至φ38.5mm，再進(jìn)行中頻淬火。淬火前檢驗(yàn)，零件表面有4～5mm的冷作硬化層，冷拔產(chǎn)生的應(yīng)力對淬火裂紋有明顯的促進(jìn)作用。主銷毛坯在淬火前經(jīng)650℃保溫lh的高溫回火，經(jīng)金相檢驗(yàn)，晶粒全部變?yōu)榈容S晶粒，證明冷作硬化應(yīng)力已完全消除。經(jīng)高溫回火的主銷，感應(yīng)淬火裂紋明顯減少，見表1。

2.冷軋應(yīng)力對淬火裂紋的影響

冷軋成形的花鍵軸，花鍵鍵齒的齒頂和齒根有很大的殘留應(yīng)力，這種應(yīng)力對花鍵軸的感應(yīng)淬火裂紋也有強(qiáng)烈的引發(fā)作用。將冷軋花鍵軸經(jīng)不同溫度回火，其殘留應(yīng)力有不同程度的降低，淬火裂紋也隨之減少，甚至消除。殘留應(yīng)力對淬火裂紋的影響見表2。

表1 毛坯狀態(tài)對淬火裂紋的影響

表2 殘留應(yīng)力對淬火裂紋的影響

殘留應(yīng)力能夠促使或引發(fā)淬火裂紋的事實(shí)是眾所周知的，然而對其作用機(jī)理研究得還不夠深入?，F(xiàn)在筆者試圖用金屬學(xué)的一般知識(shí)給這種現(xiàn)象以如下解釋：殘留應(yīng)力的存在，增加了金屬晶格的畸變能，從而使相變易于進(jìn)行。在相同的條件下，殘留應(yīng)力越大，奧氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)行得越快，使其飽和度越大，淬火后馬氏體的正方度自然也大，因此組織應(yīng)力會(huì)有增加，淬裂的傾向性自然增大。

（20131213）