淬火时冷却速度及冷却时间对开裂形成的影响

剡溪夜风

各位佬大：最近小弟在加工一批490柴油机齿轮，45#钢毛坯调质，调质开裂占15%~20%，轮廓开裂处壁厚9mm属危险尺寸区。 :L :L 该毛坯单重2.4Kg，
化学成分：C  0.49%,Si  0.26%, Mn  0.6%,S 0.04%, P  0.02%,   Cr与Ni未化验。
热处理工艺： 电阻炉功率45KW、加热温度770~780度之间，装炉量4*4*6共96只，保温2.5小时，淬火液是清水，有搅拌，淬火水温37~40℃，
入水时抖动4次，9秒后出水空冷，（产品自回火颜色呈亮黄色和棕黄色，估计温度为：200~230度左右），淬火硬度49~51HRC，550度回火3小时，回火硬度27~30HRC。
零件尺寸形状如下图：


我在这向大家请教下，
45#钢的Ms线为330度，Mf为50度。
该产品冷却时，冷却14~15秒将产品冷至70度左右出水好还是冷却8~9秒将产品冷至200~230度出水好，那种方式能使轮廓9mm处裂机率会大一点，


水是冷却能力较强的淬火介质。缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；现在我这冷却池水冷循环较好，水温控制不超40度，入水时抖动4次能很好的破除C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），产生蒸汽膜。淬火后硬度软点主要是加热时奥氏体化不均产生的软点。而在马氏体转变温度区（300～50℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂，
而开裂区主要集中在中心搭子与轮廓过渡圆角附近区，开裂形成产品构造截面比例复杂，中间轮廓壁厚9mm处先淬硬变成马氏体组织，而中心搭子与外圆齿部尺寸较厚，冷却较慢，在中间区域淬透而两边区域未淬透，使产品出水残余应力和不同而出现裂纹。
请大家提下改进意见。

HRC

1、从图上看，工件各截面尺寸相差不多，不属于尺寸不均匀所产生的裂纹。
2、入水时抖动4次能很好的破除蒸汽膜，不知道是怎么抖动的，是不是有作用。
3、我认为此裂纹是由于冷却不均匀造成的，裂纹的位置是个凹坑，水的流动不会很好，所以冷却速度相对较慢才是产生裂纹的原因。
4、你可以检测裂纹附近和其它地方的硬度就可以比较出来了。

剡溪夜风

入水抖动4次，为上下抖动，抖动间距为20~30厘米，时间约3~4秒。
检测裂纹附近和其它地方的硬度为：裂纹处28HRC、28.5HRC、28HRC、中心搭子处28HRC、27.5HRC、外圆处、28.5HRC、29HRC、28HRC
硬度均匀,金相组织如图:

开裂区 500X

未裂区  500X
组织符合钢质模锻金相组织评级,中碳调质钢2级

HRC

图中白色组织是什么，裂纹里的灰色物是什么？

剡溪夜风

白色的是游离铁素体，灰色的是氧化物（因生产流程长，加工后至信息反馈要25天时间，上月累积开裂了1100多只）

hy0808hy

不像是淬火裂纹  能不能发一张有完整裂纹的照片?
还有就是把零件调质前的加工工序说一下

剡溪夜风

调质前工艺：φ65mm原材料剪切下料——锻造 ——毛坯调质

40X

lian

失效原因分析：
1.确认是否非金属夹杂超标。
2.装炉量太多，淬入清水水温太高(37~40℃)，淬火时会造成急速大量水温上升沸腾，造成不完全淬火态，不均匀应力下(热应力、组织应力及截面上转变组织的比容积)，产生开裂。
3.淬火要领：＂临界区域急冷，危险区域徐冷＂冷却完毕温度一般在60~80℃。

华海

用15的盐水做冷却液.加炉量减少三分之一.保温时间60min.

天天小非

裂纹表层存在偶合现象，怀疑淬火前裂纹已经存在。

裂纹内部氧化物较多，怀疑是前期裂纹。

建议该材料进行热顶锻试验，看看试验结果如何

赤槐

改用油淬！
毕竟是尺寸规格小，而且有危险截面的工件，同样可达到调质技术要求！

hjfxy

1、45#水淬是可以的，只是你的墩放可能导致淬火不均匀
2、建议在适当增大齿轮壁薄处的厚度，待调制处理完后进行机加成型
3、裂纹处似乎有氧化物存在，建议作一下材料成分、低倍的检验

rjlyjh

同意天天小非老师的意见，

baitianjin

觉得天天小非说的有道理,有可能在热处理前已经存在裂纹,但高温回火也可能产生一定量的痒化,你可在在淬火后,回火前做一个试样看一下,如果有氧化皮或脱贫碳层,那么就肯定是热处理前留下的裂纹了..

独篮

建议水水淬油冷，加热时间捎长了，水冷时抖动速度要快，

有一手

45钢780淬火属亚温淬火了.淬后HRC有51,在550回火后还有30HRC怀疑Cr是否超标.从CCT曲线看45钢在850以下加热冷却是没有过度区的.因此它的组织应力不象想像的那么大.可疑的就是Cr超标增加了它的淬透性.

我心飞翔eric

请问你说得毛坯调质，是圆饼壮毛坯还是模锻成形的啊？
从成分看，含碳在上限。45钢是不容易淬裂的钢。

剡溪夜风

前二天出差了
毛坯是模锻成形，加1mm余量,
那裂纹内部的氧化物是因生产流程时间长,已生锈.氧化.
现在我在换10%的盐水淬,做试验,原材料我问了模锻厂是首钢生产的,夹杂物分析,局部区域硫化物2.5级\氧化物2级
估计是淬火温度还可降低10度,现在做试验,淬火温度770度,保温2:10分,半装炉量还是96只,出水温度180度以上,
几两天后上传结果

taotaomuyu

这个零件如果大批量开裂，换油淬，水的冷速在奥氏体不稳定区转化慢，在马氏体转变区冷速游太快，因为你这个零件稍微较大，水开裂的情况很大，所以换油淬，看能达到工艺要求。

剡溪夜风

油淬老板不同意，手工操作，员工安全性不保障，机械性能不合格
油淬是可以的，我在另一家公司是做过，那时易普森炉生产没活在那做，860度淬火，淬火硬度37HRC，530度回火，回火表面硬度28~29HRC，距表面7mm处硬度为25HRC，内部显微组织是网状Fe+P，机械性能差，有效硬化层深3.5mm,毛坯粗精车,铣齿后齿根强度不足.