对于热处理裂纹，如何判断裂纹产生在哪个过程？

随风可飘摇

对于热处理裂纹，如何判断裂纹产生在热处理加热过程还是冷却过程？有资料讲到，热处理加热过程产生的裂纹是沿晶界扩展的，那么冷却过程产生的裂纹又该是什么样的呢？两者的形状有何不同呢？

火火101

Bainites 发表于 2013-1-11 21:33
楼主你说反了，常温下，晶界强度强于晶内强度，温度的升高，晶界强度和晶内强度都下降，但晶界强度下降的 ...

非常赞同你的说法。常温时晶界强，晶内弱，高温时晶界弱，晶内强。

NUS24204

过热的现象可以通过适当的温度退火或配合热加工可以恢复..
过烧的现象由于温度接近液相线容易产生局部(晶粒界面及表面)熔化,是无法补救的!!
故责任在加热时，但形成裂纹时期在冷却时。我认同

wqjtyx

弱弱的问一句 有人知道裂纹产生的机理吗？要不都是空谈

西渡高速钢

    看了2#、3#的回复，觉得LZ的话题值得一议：

    加热过程产生的裂纹，主要表现在较大的工件上，尤其是合金元素较多的大件上，由于加热升温速度过快，工件表面温度跟着上升较快，而心部材料温度上升较慢，大致内外温差巨大，材料受热膨胀不一，形成所谓的“热应力”，因工件表层材料膨胀较大，从而牵引心部材料，使心部材料受到拉应力。当热应力超出材料的强度，从而发生心部开裂。
    大家都知道，钢铁材料的强度，除因材料的组织疏松、缩孔、夹杂物等缺陷影响外，就主要决定于材料的晶界强度和晶内强度。常温下，晶内强度高于晶界强度，故材料强度主要决定于晶界强度，所以，我们希望材料的晶粒度要细，使材料晶界面积增大，单位晶界面积的有害元素等减少，使晶界强度增高，从而达到强化材料的目的。但随着温度的上升，晶界强度下降的同时，晶内强度同样会下降，甚至下降速度会更快。因此，当因加热速度过快，导致工件内部热应力过大而产生的裂纹，部位在工件的心部，断口形貌以沿晶和穿晶为主，且因材料内部多少存在一定程度的疏松、缩孔、夹杂物或枝晶等影响，使断面相对粗糙。又因工件温度在不断上升，裂纹形成后，随着应力的容易释放，裂纹往往会得到抑制，在随后的淬火中才会进一步影响而暴露。
   
    而冷却过程产生的裂纹，即我们平常讲的淬火过程产生的裂纹。主要是组织的转变导致材料体积的变化，形成所谓的组织应力，同时，又由于工件热量的散失速度不一，导致内外温差大而形成的热应力，故表层优先淬火形成马氏体后，体积得到稳定，在后续的继续冷却过程，随着心部材料组织转变的同时，温度的持续下降，材料的体积收缩，使表层材料受到心部材料的牵引，而形成表层的拉应力，当拉应力超出材料的强度，而导致开裂。
    故冷却（或淬火）过程的裂纹，从部位看，主要发生在工件的表面，尤其是因结构性应力集中的拐角部位表面，或者原材料内表层存在严重缺陷的部位；从断面形貌看，因低温材料强度决定于晶界强度，故裂源部位几乎都是沿晶断口形貌，虽然不平整，但相对加热过程形成的裂纹，断面要平整许多，且材料淬火后，硬度高，对裂纹尖端应力集中敏感，裂纹扩展速度快。

    至于材料过热、过烧而形成的裂纹，其裂纹产生过程还是在淬火或冷却过程，只不过原因是加热温度过高而已，在加热过程中未形成裂纹。

    以上文字，若有异议，望广大坛友尽情探讨，以求共同进步！

伯龙马

一、关于淬火裂纹的机理  淬火裂纹的实质是在内应力作用下的脆性断裂。因此，产生淬火裂纹取决于两个方面：一是零件淬火后的内应力（确切的说是拉应力）大小和零件的脆断强度。当拉应力值远大于其脆断强度时，就会导致开裂。然而，影响内应力大小的因素很多；影响零件脆断强度的因素也很多。因此，淬火裂纹问题是一个很复杂问题，需具体问题具体分析。愿意与大家就哪些具体问题进一步讨论。但其机理就一个（如前面所述）
二、关于临界淬裂危险尺寸问题   所谓临界淬裂危险尺寸，是指某种材料的一定尺寸规格，在淬火时极易产生裂纹的界限。大于或小于该尺寸规格淬火时都不易产生裂纹。试验表明，钢中合金元素越多，其临界淬裂危险尺寸规格越大，一般高碳钢的临界淬裂危险尺寸大致为直径10mm至15mm;低合金工具钢大致为20mm至25mm.(供参考)。
三、关于加热裂纹和冷却裂纹问题  不论产生原因如何，加热过程产生的裂纹，在显微镜下可看到裂纹两侧有不同程度的被氧化现象；另外，宏观观察可见加热过程产生的裂纹稍带锯齿状或不够平直，基本属于韧性开裂；冷却过程产生的裂纹多种形式：1至2条平直的纵向裂纹或横向裂纹；沿轴件径向产生的弧形裂纹和不同形式的网状裂纹和剥离裂纹等，它们都属于脆性开裂。          以上为 伯龙马浅见。

op7962

qibao9891 发表于 2013-1-12 10:10
先看宏观。
剔除回火加热，因为工件加热时表面是压应力，而心部温度低，强度高于表面。表面将心部拉裂比较 ...

我怎么觉得加热时表面主要是热应力产生的张应力  特别厚的工件要控制加热速度减少热应力   
而快速冷却时热应力使工件外层为压应力不易产生淬火裂纹，  但冷却到Ms点一下温度时产生相变应力，冷速越大，相变应力越大，作用在表层的张应力越大，就越易产生淬火裂纹，而裂纹的产生式热应力与相变应力总和是正（张应力）还是负（压应力决定）。

gyrq

谢谢老师们的指教，我们就碰到过淬火裂纹，现在明白了产生的原因了。

balang_a

多谢了，这个问题教科书上都没有，只笼统讲裂纹。学习了。

随风可飘摇

文明回帖，坚决斥责灌水帖！！

qibao9891

先看宏观。
剔除回火加热，因为工件加热时表面是压应力，而心部温度低，强度高于表面。表面将心部拉裂比较困难，通常是心部将表面压缩。所以加热时产生裂纹的情况较少，在简单件上罕见。需要满足一定条件，才出现在特殊形状件、复杂件、大件。比如轮辐件的辐条部位；快速加热的大板件等等。
冷却时，组织应力和热应力均有导致开裂的可能。
1.当零件足够小时，热应力小，心部和表面组织近乎同时转变，组织应力也小，较难开裂。
2.当零件比较大时，心部淬不透，只有表面转变，表面膨胀造成表面压应力，心部较软可以塑变，较难开裂。
3.当零件处于两者之间时，表面先转变，心部后转变，结果心部膨胀将表面胀破。
4.当零件很大时，表面转变强度建立，心部冷缩很大，超出塑性变形能力，结果心部被拉断。
以上仅是简单分析，实际中会更复杂。

由这些裂纹形成的原因，可以根据裂纹产生的部位、扩展方向和走向，以及裂纹表面的宏观形态、颜色、污染物，大体上产生一个推断。然后结合金相判定。
加热时裂纹：零件形状、尺寸特殊；裂纹不出现在外尖角；裂纹自内向外扩展；裂纹表面有高温氧化色或高温痕迹。

冷却：3为纵向裂纹，T形裂纹，尖角、应力集中部位裂纹。开裂部位尺寸适中，裂纹由外向内扩展，表面有低温氧化色或无色。淬火液新鲜污染，或不能完全污染。4为横向裂纹。零件尺寸较大，裂纹由内向外扩展，裂纹无高温氧化色或高温痕迹。

愚见轻拍。

MYG

供参考
加热过程产生的裂纹：过烧裂纹-沿晶界，应力裂纹--穿晶居多。
冷却过程产生的裂纹：过热裂纹-沿晶界，应力裂纹--穿晶居多。

didi123456

有一种叫临界淬裂危险尺寸吗?请教了,谢谢

随风可飘摇

谢谢老师们的分析，我会继续努力学习的。

MYG

西渡高速钢 发表于 2013-1-10 10:27
看了2#、3#的回复，觉得LZ的话题值得一议：

    加热过程产生的裂纹，主要表现在较大的工件上，尤其 ...

过烧裂纹，特征是晶界氧化，在加热过程中已形成。

窦信胜

西渡高速钢 发表于 2013-1-10 10:27:05
    看了2#、3#的回复，觉得LZ的话题值得一议：

    加热过程产生的裂纹，主要表现在较大的工件上，尤其是合金元素较多的大件上，由于加热升温速度过快，工件表面温度跟着上升较快，而心部材料

谢谢您的分析，学习了！来自: Android客户端

qlf_126

很赞同楼上“MYG”的解答！一般沿晶裂纹俺认为都是材料过热或过烧产生的，如果出现的话主要考虑热处理加热或保温问题；而穿晶裂纹出现主要是应力集中引起，主要考虑热处理冷却时介质的冷速问题。
另：至于二者形状的差别，做个金相一看便知！

tianhuoliuyun

加热对裂纹的影响无非为：
1.加热温度高，导致晶粒粗大，晶界粗，晶粒之间的结合力下降，容易沿晶界开裂；
2.对大件或高合金钢（热传导慢）由于加热速度快，导致内部拉应力大而在加热过程中发裂，不过这种情况很少见。

西渡高速钢

MYG 发表于 2013-1-10 19:53
过烧裂纹，特征是晶界氧化，在加热过程中已形成。

    过热、过烧是加热温度高低的体现，导致材料高温奥氏体化的同时，随着奥氏体晶粒度的长大，晶界总体面积的减少，使在晶粒内受排挤的低熔质元素如S、P等富集到晶界，导致过热（有软化态）甚至过烧（有熔化态）状态。并不意味着过烧一定就有氧化。我们可以假定，在真空无氧化气氛态下加热，只要温度足够，照样发生过热、过烧现象。平时，一般情况，我们的过热、过烧确实伴随着工件表层金属的晶界的氧化，但晶界的氧化不是过热、过烧判别的根本。
    过热、过烧并不一定产生裂纹，很简单，过烧的材料我们在冷却时采用缓冷，材料并不会形成裂纹。犹如我们的焊接，烧熔态的金属会保持着连续性。过热、过烧只有在冷却速度达到一定程度，才会导致裂纹，故责任在加热时，但形成裂纹时期在冷却时。
    有点绕，不知大家是否认同，盼回复。

静生智，定生慧

西渡高速钢 发表于 2013-1-10 10:27
看了2#、3#的回复，觉得LZ的话题值得一议：

    加热过程产生的裂纹，主要表现在较大的工件上，尤其 ...

讲的很详细，谢谢。
请教一下，应该从那几方面来控制。
我们现在就遇到这样的问题。高频淬火后解剖发现沿晶裂纹。
且未找到比较好的控制方法。跟现在冬天的环境温度降低有很大的直接影响吗？
谢谢解答！！:handshake