冷却速度与淬火裂纹

老热工

这句话与钢的有效厚度，形状与淬透性存在一定尺寸比例的场所。小的、薄的、形状简单的零件淬火不管是水冷还是油冷，都没有开裂的忧虑；大尺寸、零件淬透性不好的零件淬火不管是水冷还是油冷，也都没有开裂的忧虑；大尺寸、零件淬透性好的零件淬火应尽量慢冷，才不会出现开裂，稍快就会出现开裂；钢材的导热性也会影响开裂的产生。就是哪些形状复杂、尺寸突变、尺寸又是在淬透性尺寸左右的零件在淬火时才要寻找合适的淬火速度也就是冷却速介于快冷和慢冷之间。

aaron01

随着讨论的深入，我觉得越来越有意思了，很多以前没有想得很明白的地方，也有了新的认识。
我在13贴的论述需要进行完善，冷却过程中在MS点以上的冷却是受热应力影响，此时热应力越大，变形越大，但由于此时材料是在奥氏体状态，塑性较好，一般不会出现开裂现象，但对变形影响非常大。
开裂主要发生在MS点以下温度，内因是马氏体塑性差，外因是此时的内应力总和。
如果零件截面较大，表面已经完成马氏体转变，而心部刚刚开始转变，马氏体转变有体积膨胀倾向，随着转变量增加，心部对表面施加的应力越来越大，将表面脆性的马氏体层胀开形成裂纹源，继而扩展造成断裂。心部和表面的马氏体转变不同步往往是开裂产生的主要原因。
因此，在MS点以下时，冷速极快情况下，表面和心部马氏体转变几乎同步，一起胀大，不容易开裂，而冷速较慢时，心部马氏体转变量较低，组织应力也不大。偏偏是介于两者之间的冷速容易引起开裂。

taorbshi

"在MS点以下时，冷速极快情况下，表面和心部马氏体转变几乎同步，一起胀大，不容易开裂，而冷速较慢时，心部马氏体转变量较低，组织应力也不大。偏偏是介于两者之间的冷速容易引起开裂。"真是这样吗？最先见到版主杨工发起这个讨论时，用5CrMnMo钢，100×80×20mm剩余料块，验证淬火开裂性。冷却介质：油、水、盐水。只有油冷却没有开裂。水和盐水均开裂。实践说明，有些问题仍然没有搞清楚。

qibao9891

同意并支持102楼观点。

对于楼上所述“5CrMnMo钢，100×80×20mm剩余料块，验证淬火开裂性。冷却介质：油、水、盐水。只有油冷却没有开裂。水和盐水均开裂。”个人认为并不是问题没有搞清楚，而是在此问题上理解有偏颇所致。


第一：一定形状和尺寸的工件，实际冷速有极值。
有操作经验的都知道，同样条件下（尺寸、加热温度、冷却手法、最终温度等等）的40钢和40Cr在盐水中冷，40钢总是先于40Cr冷却。尺寸越大，两者之间的差距也越明显。这个很好理解，因为两种钢材的导热性不一样。

这说明一个问题-----冷却速度不仅与外部条件有关，还与自身的某些条件有关。比如导热性（组织结构也有影响）、比热容等。
从油换到盐水，只是外部的冷速因素提高了，其自身对冷速的影响因素并没有改变。这样的最终结果就是一定形状和尺寸的工件，实际冷速提高到一定水平，就难以再提高。

第二：冷速的快----不快不慢-----慢的界定。
由于实际冷速受工件本身因素限制，本帖中的冷速的快----不快不慢-----慢的界定，不能用油、水、盐水这样简单界定。

快的标准：组织转变的同时性。
组织转变在表层和心部近乎同时进行，其所产生的表层拉应力小于材料表层的即时抗拉强度。

慢的标准：组织转变的不一致性，热应力足够小。
表层和心部的组织转变不一致，心部转变成较低比容的组织，并满足三个条件：
一是表层组织对心部产生的拉应力小于心部抗拉强度；（淬硬层要薄、热应力要小）
二是如果拉应力大于心部抗拉强度，心部有足够的塑性松弛该应力；（淬硬层要薄、心部要软）
三是心部对表层的压应力足以克服次表层对表层产生的拉应力。


下次杨工试试直径1mm×20mm的5CrMnMo钢，油、水、盐水哪一种开裂。

wjl211314pp

gydz 发表于 2010-8-19 11:12
呵呵
通过各位高人的介绍
我有点明白为什么淬火时有孔洞的地方，孔洞会变形了

变形就因为上述这些吗？

aaron01

大家想想，为什么大截面工件淬火后强调必须及时回火，甚至某些高合金钢淬火后都不能冷到室温就要进行回火？还有的工具钢淬油很短时间就提出油槽空冷，原因就在于为了抑制（或延缓）心部继续发生马氏体转变！这是从慢冷角度来解决问题。
同样的也可以用超速冷却来解决问题，下面给一篇文章，从图1可以看出，在某一冷速段，开裂几率最大，冷速低于或者高于这个段，都不会有开裂风险。

在特定冷速段淬火，零件易开裂的原因很简单，
1，外因：在这个冷速区域零件表面发生了热应力和组织应力的叠加。
2，内因：此时表面以马氏体组织为主，塑性极差。

wjl211314pp

一般  我们是从事轴类产品直径约为100mm，采用的是中频9.5KHz和水基液PAG.淬火层深度约为5mm,请问各位大侠淬火需要多长时间？如果淬火并回火后硬度过大，应采取什么措施？

zgzg2009

一般开裂后都会降低冷却速度，如降低淬火液浓度，提高温度，减少搅拌

lan5lang

很感谢各位，我觉得我学到了很多啊

liheng6832888

淬火温度控制好还有水温控制好就不会开裂

dikly_84

孤鸿踏雪 发表于 2011-5-12 17:32
恕我愚钝， 请你解释一下你在90#楼中关于“热应力也是组织应力”的描述，如何理解？
  是的，热 ...

我也赞同这个观点热应力和组织应力是两个不同的概念。两者的体现方式不一样。我是这样认为的热应力是偏向物理形变即单纯体积的变化，而组织应力趋向于化学变化由一种物资转变或者衍生为另一种物质（组织）。

05362866637

高合金 发表于 2010-8-16 11:17
回复 1# 孤鸿踏雪

七楼我以为是正解，件太大冷速再快也不可能短时间内里外一样，这样应力也会更大

lmguo

适用于完全淬透的小件，大件不适用。