PDF《大型工件热处理过程中的内裂及其预防》

牛俊民论文集共5页第1页大型工件热处理过程中的内裂及其预防 牛俊民 多年来, 人们对于大型工件中的内裂十分重视, 因为内裂难于被发现且在使用中易造成 突然事故.

通常人们把未延伸至表面的内部断裂统称为内裂, 大型工件由热处理应力引起的 内裂是主要的一种,我们叫它为热应力型内裂.近年来,由于无损探伤技术的发展和应用, 对于内裂等严重缺陷的检测有了一定的手段, 但内裂还是时常出现, 由此造成的突然断裂也 不断发生.因此研究热应力型内裂的成因,寻求预防热应力型内裂产生的措施,是十分必要 的. 为了寻求热应力型内裂的成因, 先分析这种内裂的断口特征, 进而分析热应力与内裂的 关系.

一、热应力型内裂的断口特征 热应力型内裂多出现在热处理过的大型轴类锻件中;

在大型铸钢件中, 在方形截面的零 件以及大型齿圈中也有时出现.其纵断面形态如图

1 所示. 已产生热应力型内裂的大型工件, 由于断面上有效受力面积减小和产生了严重的应力集 中, 所以在使用中往往会突然断裂. 图2所示的带有横向内裂纹的劳特轧机上轧辊的断裂就 是一例.该轧辊规格为 ? 780*1100*2950mm,60CrMnMo 钢锻制,单重 7.4 吨.轧辊工作 时,压下量正常,轧制温度正常,安全销未断.新辊初上轧机第一支坯未轧完就发生断辊. 该轧辊曾经两次检查均未发现表面裂纹和内部白点缺陷. 轧辊的热处理工艺如图

3 所示;

金 相组织如图 4.从图

2 断口上看,它明显分为两个区域,中心部位(区域 1)呈纤维状,放 射状裂痕起源于心部;

边缘有一圈 20~25mm 厚度的较细断口(区域 2) ,为宏观脆性断口. 图3劳特轧机轧辊热处理工艺曲线 图1热应力型内裂的纵向特征 (a) (b) (c) 图4劳特轧机上轧辊的金相组织 图2劳特轧机上轧辊断口实照 大型工件热处理过程中的内裂及其预防共5页第2页图4说明: (a)表面(0-25mm)细回火隐晶马氏体十少量屈氏体 *200 (b)过渡区(距表面 25mm 左右) 回火马氏体十屈氏体十珠光体 *100 (c)心部(距表面 240mm 处)珠光体 *200 图5是45 钢锻制柱塞,淬火时产生的横向内裂断口.柱塞规格为 ?

500 * 5000mm, 单重

6 吨.热处理工艺为 860℃加热,水淬,45O℃回火.在井式淬火槽中淬火时,吊钩上 下使工件串动,以使工件均匀冷却.入水

10 分钟后天车突然停电,这时听到一次裂响.10 分钟后天车修好,之后又有两次停电停串,并听到两次裂响.淬火后

14 小时进行了回火, 回火后发现一条 450mm 长的横裂纹,图5就是撞断后的断口.从图中可以看出,断口呈纤 维状,明显分为四个区域:区域

1 是淬火时第一次裂响形成的内裂,它并未暴露表面,放射 状裂痕起源于心部;

由于淬火过程中又出现两次天车停电停串, 内裂也两次扩展形成了区域

2 和区域 3,呈松针状裂痕,它是以前次裂纹边缘作为许多新的裂源起点形成的;

区域

4 是 在回火后撞断的新鲜断口.区域

1、2 中靠表面有一部分断口颜色为黑色,是由于第二次断 裂延伸到表面,淬火时水渗入回火时变黑所致. 图6是9Cr2 钢芯棒在调质处理过程中产生的横向开裂断口.该锻件规格为 ?300* 4500mm,单重

3 吨,调质工艺为 880℃油淬,700℃回火,淬火与回火间隔

4 小时.淬火后 在吊坑中放置时断掉一段,在回火时又断成四段,其断口形式都相同.从图