热处理缺陷 之变形开裂（随谈）

hhhh0001

一般我们使用的直径大约 在φ70-80mm左右把  直接焊接在曲柄臂上  具体硬度有没有影响没检验过 我们硬度检验部位定在大小头轴颈上。
拐点包装？怎样减少应力？？？

所以因为

看下帖的裂纹形状，比较典型，应该是材料内部组织的问题，热处理发生开裂不要总把责任放在自己的身上。
http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=51218&extra=page%3D1

所以因为

13# 风来疏竹

这个问题问的好。
简单地说：对于形状复杂、截面不对称的工件比如键槽轴、键槽拉刀等，在淬火冷却时很不均匀，这样就产生了热应力和组织应力。当心表温差引起的瞬时热应力超过材料的屈服极限时外表面在拉应力作用下伸长，内表面在压应力作用下被压缩，产生了变形，当应力超过材料的强度极限时发生开裂。当冷却到马氏点以下发生马氏体转变时，应力和应变恰恰相反，由于组织应力引发的变形表现出与热应力变形相反的结果。当组织应力超过材料的强度极限时，就发生了开裂。

所以因为

一般我们使用的直径大约 在φ70-80mm左右把  直接焊接在曲柄臂上  具体硬度有没有影响没检验过 我们硬度检验部位定在大小头轴颈上。
拐点包装？怎样减少应力？？？
hhhh0001 发表于 2009-12-10 14:24

有一个防止热处理变形开裂的操作小技巧：如果工件有90度直角，在直角（应力集中处）绑一道铁丝，能减缓冷却速度，对防止变形开裂有一定的效果。在曲轴拐点包装可能有异曲同工之效。

所以因为

根据材料的断口形貌，基本就可以分析其开裂之原因了，我在9楼的观点是：分析材料开裂现象确实需要进行金相检测来分析到底是那种种类的问题，但象这样的情况看外观就基本能确定是材料问题了，只是通过金相检测能细分种类。
我看裂纹一般不说具体的内容，我就说二种情况：是热处理工艺或操作问题还是材料内部组织的问题！http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=51244&highlight=

风来疏竹

有一个防止热处理变形开裂的操作小技巧：如果工件有90度直角，在直角（应力集中处）绑一道铁丝，能减缓冷却速度，对防止变形开裂有一定的效果。在曲轴拐点包装可能有异曲同工之效。
所以因为 发表于 2009-12-11 09:15

哈哈，是沈工自己的想象吧？不过不是没有道理啊，热处理需要灵活应用，触类旁通，丰富的想象力是技术进步的翅膀啊！

所以因为

一直处理同样的产品，也一直没有出现过变形的现象，但没有出现过的现象突然出现，变形是因为不注意操作细节造成的，所以，有这样一句话，细节决定成败！
【概况】：GCr15钢制造的“样柱”淬火后严重变形，造成产品报废。
【原因分析】：热处理工艺规范，没有注意操作细节。GCr15钢制造的样柱用硝盐冷却，当时刚添加新硝盐，水分较多，再加之通入压缩空气翻动硝盐冷却液，因样柱壁簿，冷却过分剧烈，造成样柱变形。
【改进措施】：禁止通入压缩空气；蒸发硝盐内水分。
【结论】：注意操作细节后，再无出现类似的变形问题。

风来疏竹

分析热处理缺陷，可根据案例的具体情况，透过现象看本质，这也是一种技巧：
http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=51279&extra=page%3D1

耿建亭

26# 所以因为
    承蒙所以因为超版抬举，我在此进行一些抛砖引玉的说法，希望大家能够得到一点帮助或提出建议。
  一般来讲，钢铁热处理变形除在炉中加热时因自重产生变形（蠕变）外，其余开裂变形基本与内应力存在一定的联系。
  内应力如果进行粗略来分一般可分为如下几类：
  热应力  组织应力  铸、锻、机加工等靠造成的内应力
  在此主要讨论热处理过程的内应力，主要有热应力与组织应力。
   热应力主要出现在加热过程与冷却过程，而组织应力一般主要出现在淬火末期。
  按热处理从淬火开始的顺序进行一些简单分析
一：加热过程中的应力
  淬火加热过程无疑是热应力为主，在加热过程中有开裂与变形的概率。因此我们热处理人用上了分级加热。为较详细说明，以二级预热来说明。
1一级 预热温度的选择
    一般来讲，我们热处理人用500℃-650℃做为第一级预热。其目的何在？
    机加后的工件如果是轴，则其直线度、振摆均较好。但这只是因为在机加过程中所受的加工力与工件的内力平衡而已，并非工件内不存在内应力。即，机加工过程中，打破了坯料时的应力平衡，而产生了新的应力平衡。
    众所周知，一般来讲钢铁材料的屈服强度随温度的升高而降低，如果温度升高到一定的温度，工件在加热过程中的热应力与机加引起的内应力可能产生叠加，超出材料的屈服强度，致使工件产生畸变。
    设想，如果在材料的弹性极限内进行加热（弹性极限应该也随着加热温度的升高而降低），工件原存的内应力就会释放，此时会发生工件有规律的弹性变形，避免其高温加热产生的因内应力超出屈服强度引起的畸变为好。经过过试验认为，大部分材料的加热的弹性范围为450℃-650℃之间，因此选用此温度范围为第一级预热。
2 二级预热温度选800℃-890℃，目的何在？
   主要是此为晶格转变积蓄能量，避免在相变时巨大的内力引发工件的畸变。所以在AC1左右进行预热是必要的，一般为提升加工效率，将预热温度提升到AC1稍高温度。
3 加热过程中应力分布分析。如果进行详细分析，篇幅大长，建议查阅有关资料。
二 冷却过程的应力
   从高温冷却下来到达BS点之前，必定伴随着热应力，因此出现了多种的淬火工艺，如分级淬火、边角预淬火、边角擦油或水、预冷淬火等，其目的是围绕着热应力进行的。
   当温度到达相变点时，出现了组织应力，为减小组织应力出现了等温淬火、引上恒温处理、马氏体分级淬火等。
   为减小冷却过程中的应力，出现了上述淬火方法的组合，称为复合淬火等。
三 减小热处理变形与开裂的总则
1 均匀加热
2均匀冷却
如此而已，至于实际当中形形色色的方法，均为达到上述目的而进行的。如：堵孔、包边及尖角、角倒圆、塞石棉、掏料等等。
四 尖锐边角是所有开裂的罪根祸首吗？
  内应力过大是造成工件变形与开裂的罪根祸首。
  如果大件热处理（一般在调质淬火后期或调质回火前后），其根本原因在于热应力的过大，裂纹起始于工件心部或接近于心部。有资料验证，在大件外部加开小槽进行淬火，结果裂纹并不沿着开槽处开裂。这说明，为避免大件调质开裂，采用表面光滑过渡，增大圆角等均属药不对症。此类件如果可能，加强心部的冷却是防止开裂的有效着法。当然大件有夹杂、气泡、发纹与之同在，在热前进行探伤是有必要的，也是避免开裂的工作。
五 高淬透性钢真的不能水淬吗？
  类似D2材料，如果我讲，40*30*30mm的料，进行正常奥氏体化，然后水淬，认为开裂的人应该会占大多数。不过我做过试验，如果冷却操作恰当，一样不会开裂。此类如果为10mm的小件，可以水中一直冷却到室温而不裂，盖因其均匀冷却之故。当然此类操作不建议普通操作者进行。
六 总结
   如同第三条介绍，但如果不能均匀加热与冷却怎么办？
   请仔细分析工件变形与开裂是何种应力造成，用热应力、组织应力在一定范围内是相反的原理，适当人为增加反向应力，使热应力与组织应力的叠加应力互相抵销，则变形小矣。如大和久重雄认为，不预热进行淬火，可减小变形一致，但此方法不是万能的，在有些场合会造成相反的结果。
    网吧草稿，其内多有错误，请不吝指教。
    个人意见，不足为凭。

所以因为

请教耿工，类似D2材料，工件尺寸为40*30*30mm的料，怎样冷却操作恰当，水淬一样不会开裂？谢谢！

所以因为

对于材料开裂现象的分析，下帖也是一个比较典型的“透过现象看本质”的案例。对类似这样的现象，可以采用“推理”的手段。所说的材料是不锈钢，在您对发生的情况掌握的前提下，对产生问题的材料特性应该有一个了解，这样您就可以进行“推理”了。请看楼主阐述的问题和6楼朋友的问题，也请注意我在16楼对此帖的回复。
http://www.rclbbs.com/viewthread ... =%B2%BB%D0%E2%B8%D6

所以因为

模具脆裂的原因有些是工艺不规范引起的，一般模具对冲击韧性都是有比较高的要求的，所以，对一些有回火脆性倾向材料的工艺制定，应该要考虑到怎样避免的问题及后序预防的措施！
http://www.rclbbs.com/redirect.p ... o=lastpost#lastpost

热火

请问小模数齿轮其公法线在热处理后偏移2道以内这样设计合理吗？还有就是内圈缩小4道这样应该可以接受的吧？

所以因为

对齿轮类产品接触不多，缺少这方面的经验。这样的变形范围，大家是怎样的看法？
热火先生应该是这方面的专家，想听听您的观点！现在热处理后的情况是怎样的？（对类似产品大多数情况而言）

耿建亭

50# 所以因为

此件无论是油冷、空冷、硝盐冷、真空气冷等均可以进行淬火作业，且变形易控。
反而水淬只是试验而为，如果实际中进行操作反而是出力不讨好的作业方法。因此不建议普通操作者进行。
水淬的要点在于在MS点上方即出水，实际可认为是水--空气双液淬火。但有一点需要注意，水冷时其MS点会下降。
个人意见，不足为凭。

所以因为

从耿工提供的试验结果说明了一个道理，并不是高淬透性的材料就一定不能采用快速的冷却介质。只要操作恰当，同样是不会出现开裂现象的。
但我想是否有一个前提即工件的形状应该是简单的（比如块状的）？不知耿工以为如何？

耿建亭

56# 所以因为
是。
如果截面悬殊，则其工艺将变得十分复杂。

所以因为

56# 所以因为
是。
如果截面悬殊，则其工艺将变得十分复杂。
耿建亭 发表于 2009-12-12 18:08

耿工，是否是说如果D2类材料截面悬殊，还是能用水淬而不开裂，只是工艺变得十分复杂？请赐教！
不好意思，喜欢多问

所以因为

关于热处理预防变形的参考资料：
对金属材料采用适当的方式进行加热、保温和冷却，有时并兼之以化学作用和机械作用，使金属合金内部的组织和结构发生改变，从而获得改善材料性能的工艺。热处理工艺是使各种金属材料获得优良性能的重要手段。
但是热处理工艺除了具有积极的作用之外，在处理过程中也不可避免地会产生或多或少的变形，而这又是机械加工中必须避免的，两者之间是共存而又需要避免的关系，只能采用相应的方法尽量把变形量控制在尽量小的范围内。
温度是变形的关键因素：
实际生产中应用的热处理工艺形式非常多，但是它们的基本过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。整个工艺过程都可以用加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度以等几个参数来描述。在热处理工艺中，要用到各种加热炉，金属热处理便在这些加热炉中进行，如基本热处理中的退火、淬火、回火、化学热处理等等。因此，加热炉内的温度测量就成为热处理的重要工艺参数测量。每一种热处理工艺规范中，温度是很重要的内容。如果温度测量不准确，热处理工艺规范就得不到正确的执行，以至造成产品质量下降甚至报废。温度的测量与控制是热处理工艺的关键，也是影响变形的关键因素。
工艺温度降低后工件的高温强度损失相对减少，塑性抗力增强。这样工件的抗应力变形、抗淬火变形、抗高温蠕变的综合能力增强，变形就会减少；  
工艺温度降低后工件加热、冷却的温度区间减少，由此而引起的各部位温度不一致性也会降低，由此而导致的热应力和组织应力也相对减少，这样变形就会减少；
如果工艺温降低、且热处理工艺时间缩短，则工件的高温蠕变时间减少，变形也会减少。
减小热处理变形需要合理的热处理工艺。
变形的其它影响因素及减小措施：
预备热处理
正火硬度过高、混晶、大量索氏体或魏氏组织都会使内孔变形增大，所以要用控温正火或等温退火来处理锻件。金属的正火、退火以及在进行淬火之前的调质，都会对金属最终的变形量产生一定的影响，直接影响到的是金属组织结构上的变化。实践证明，在正火时采用等温淬火可有效地使金属组织结构趋于均匀，从而使其变形量减小。

运用合理的冷却方法
金属淬火后冷却过程对变形的影响也是很重要的一个变形原因。热油淬火比冷油淬火变形小，一般控制在100±20℃。油的冷却能力对变形也是至关重要的。淬火的搅拌方式和速度均影响变形。金属热处理冷却速度越快，冷却越不均匀，产生的应力越大，模具的变形也越大。可以在保证模具硬度要求的前提下，尽量采用预冷；采用分级冷却淬火能显著减少金属淬火时产生的热应力和组织应力，是减少一些形状较复杂工件变形的有效方法；对一些特别复杂或精度要求较高的工件，利用等温淬火能显著减少变形。

零件结构要合理
金属热处理后在冷却过程中，总是薄的部分冷得快，厚的部分冷得慢。在满足实际生产需要的情况下，应尽量减少工件厚薄悬殊，零件截面力求均匀，以减少过渡区因应力集中产生畸变和开裂倾向；工件应尽量保持结构与材料成分和组织的对称性，以减少由于冷却不均引起的畸变；工件应尽量避免尖锐棱角、沟槽等，在工件的厚薄交界处、台阶处要有圆角过渡；尽量减少工件上的孔、槽筋结构不对称；厚度不均匀零件采用预留加工量的方法。

采用合理的装夹方式及夹具
目的使工件加热冷却均匀，以减少热应力不均，组织应力不均，来减小变形，可改变装夹方式，盘类零件与油面垂直，轴类零件立装，使用补偿垫圈，支承垫圈，叠加垫圈等，花键孔零件可用渗碳心轴等。     

机械加工
当热处理是工件加工过程的最后工序时，热处理畸变的允许值应满足图样上规定的工件尺寸，而畸变量要根据上道工序加工尺寸确定。为此，应按照工件的畸变规律，热处理前进行尺寸的预修正，使热处理畸变正好处于合格范围内。当热处理是中间工序时，热处理前的加工余量应视为机加工余量和热处理畸变量之和。通常机械加工余量易于确定，而热处理由于影响因素多比较复杂，因此为机械加工留出足够的加工余量，其余均可作为热处理允许畸变量。热处理后再加工，根据工件的变形规律，施用反变形、收缩端预胀孔，提高淬火后变形合格率。

采用合适的介质
在保证同样硬度要求的前提下，尽量采用油性介质，实验和实践证明，再其他条件无差异的前提下，油性介质的冷却速度较慢，而水性介质的冷却速度则相对快一些。而且，和油性介质相比，水温变化对水性介质冷却特性的影响较大，在同样的热处理条件下，油性介质相对水性介质淬火后的变形量要相对小。

热火

呵呵，首先说明一点： 我不是什么专家，在热处理上我还是个求知者。需要不断地学习、积累。我说的问题是一个客户来我们公司培训时谈到的。我觉得这么小的变形量在热处理上是比较难达到的。产品结构也不复杂 就是普通的齿轮 模数小些（具体多少客户没提供），材料就是20CrMnTi的了。就是内圈收缩0.04mm。还有就是粉末冶金的材料做出来的其齿的公法线有偏移，也在0.04mm。现在试调了很多种工艺 均达不到变形量在0.02mm以内的要求。大家做过齿轮的你们的变形量一般控制在多少？目前来讲碳氮共渗淬火处理后不变形是不大可能的，就是这个变形量目前我们能控制在0.02mm以内吗？我没做出来过 不知谁做到过这么高的精度的没有？