40Cr钎杆热处理后放置6个月发生开裂

冠家天下 · 发表于 2019-4-18 09:37:50

之前做了一批40Cr材质的140直径的钎杆，原材料用的是莱钢的热轧圆钢，硬度要求：50-55HRC，热处理工艺为860℃保温3小时，淬水，然后200℃保温4小时回火，热处理后检验硬度52-55HRC，表面无裂纹。在客户处放置了6个月，钎杆发生开裂，详细开裂情况如图所示。请各位大神分析下是什么原因导致的开裂。

西渡高速钢 · 发表于 2019-7-4 13:26:08

本帖最后由西渡高速钢于 2019-7-4 13:32 编辑

看了众人的回复，真是仁者见仁，智者见智。忍不住，点评一二：
1、热轧棒材的中心免不了存在一定的疏松等级，谁能保证直径140的棒材心部不存在缺陷的？
2、本案的裂源确实在心部，这一点，大家的看法无异议。问题是，疏松的心部就一定会导致开裂吗？
3、钎杆直径达140mm，众人称用水淬火不当，那么，该用什么介质淬火能满足钎杆的刚性和耐磨能力？不要说用水淬火，就是用清水淬火，估计该工件都不一定能淬得象楼主该件硬度好和均匀性，所以，楼主称用水淬，我倒会进一步推荐用盐水淬火才能更好。

至于导致本案钎杆开裂的真正原因，我希望楼主注意考虑以下三点：
1、钎杆整体的硬度设计方面，钎头部分的硬度要高，确保耐磨，耐冲击力，而其柄部只要具备一定的刚性而应降低硬度提升其韧性，如将柄部部分硬度降至35-40HRC之间；
2、工件热处理内裂纹的产生当然与材料中心缺陷严重程度有关，但热处理过程的控制内裂纹的主要措施是加热升温速度不能过快，尤其对直径越大的工件，分级升温是非常重要的。
3、200°C回火属于低温消除淬火应力性质的回火，对直径140mm的工件，显得短了一点，建议至少6h。

两湖两广两河山 · 发表于 2019-4-20 12:00:56

   从上述第3、第4张断口照片可见，钎杆断裂始于心部【图4的右下区域，如果划上坐标，相当于第4相限的近中心位置】，向四周放射状扩展至断裂。应该属于材料问题。
   对于直径稍大的轴类，采用连铸坯料，锻压比又偏小，心部偏析级别稍大。尽管40Cr钢淬火（淬水），由于淬硬层深度有限，在淬火后实际心部的应力很大，已经产生微小开裂，随着存放时间的延长中，内裂向四周扩展，在某一时刻产生断裂【相当于“正断”】。在这里，合金结构钢淬水也应当视为至断裂的外因，降低淬火冷却的烈度在一定程度上有益。
   类似的断裂，在42CrMo机车轴、钢带轧制卷取机轴、大型鼓风机轴，甚至直径近900mm的直轴等均有发生。调质后上车床加工，有时在车床上断，有时在车削后吊下放在地面或搁架时稍有冲击即断。即使当时未断，裂源已隐藏在心部，危险性极大。

感应热处理 · 发表于 2019-4-19 09:18:28

本帖最后由感应热处理于 2019-4-21 12:57 编辑

用水淬不合适。个人观点，仅供参考。

守门员 · 发表于 2019-4-19 14:56:00

淬火裂纹

:):):):):):):)

zhangchaozhou · 发表于 2019-4-19 20:32:51

放置了多久啊？都能看见锈迹了？材料最大直径和最小直径是多少呢！还有水的温度是多少呢？发货之前有没有对产品进行磁探或者渗透检测呢？如果发货之前仅仅是肉眼观察恐怕不行的吧？你这个硬度怎么要求这么高？？

ccfx99 · 发表于 2019-4-19 22:50:47

横向断口处心部组织看了吗？淬火层深多少，是不是深了

毛先生 · 发表于 2019-4-20 08:39:31

材料太差了，工艺也有问题

毛先生 · 发表于 2019-4-20 08:41:06

材料太差了，热处理工艺也有问题

两湖两广两河山 · 发表于 2019-4-20 12:16:52

从上述第3、第4张断口照片可见，钎杆断裂始于心部【图4的右下区域，如果划上坐标，相当于第4相限的近中心位置】，向四周放射状扩展至断裂。应该属于材料问题。
对于直径稍大的轴类，采用连铸坯料，锻压比又偏小，心部偏析级别稍大。尽管40Cr钢淬火（淬水），由于淬硬层深度有限，在淬火后实际心部的应力很大，已经产生微小开裂，随着存放时间的延长中，内裂向四周扩展，在某一时刻产生断裂【相当于“正断”】。在这里，合金结构钢淬水也应当视为至断裂的外因，降低淬火冷却的烈度在一定程度上有益。
类似的断裂，在42CrMo列车轴、钢带轧制卷取机轴、大型鼓风机轴，甚至直径近900mm的直轴等均有发生。调质后上车床加工，有时在车床上断，有时在车削后吊下放在地面或搁架时稍有冲击即断。即使当时未断，裂源已隐藏在心部，危险性极大。

大虾 · 发表于 2019-4-20 18:23:16

淬水裂纹

爱在旅途 · 发表于 2019-4-21 20:58:59

工艺路线是什么呢？淬火后有没有回火，调质后有没有探伤？？

热处理老马 · 发表于 2019-4-22 10:21:18

淬火裂纹啊，建议采用水基淬火介质，硬度高不易开裂

jompe · 发表于 2019-4-22 16:30:38

见断口形貌为脆断，建议在断口横截面做个金相个人判断淬火裂纹，用截面断口边缘组织形貌佐证一下这个观点。

bewinkmx · 发表于 2019-4-22 18:39:34

淬火裂纹锈迹明显是前期已经开裂，慢慢扩散

ZTY5439 · 发表于 2019-4-23 08:22:10

回火时间太短。最少加一倍。

冠家天下 · 发表于 2019-4-23 09:10:00

两湖两广两河山发表于 2019-4-20 12:00
从上述第3、第4张断口照片可见，钎杆断裂始于心部【图4的右下区域，如果划上坐标，相当于第4相限的近 ...

从断裂的钎杆上，线切割取下试片，做低倍组织实验，发现中心疏松达到了4级，原材料应该是连铸坯轧制成的圆钢，内部疏松严重，在淬火时由于淬火应力过大，导致出现初期裂纹，在后续放置过程中随着应力的释放，裂纹不断扩展，直至发生断裂。

T透的水滴 · 发表于 2019-4-23 09:43:53

裂纹需要现分析从自身找问题，其次从材料上（分析成分组织）。自身问题很复杂，操作者诚实，查找记录，设备（炉温）淬火过程，回火及时性（充分不）等。

冠家天下 · 发表于 2019-4-23 13:27:22

两湖两广两河山发表于 2019-4-20 12:00
从上述第3、第4张断口照片可见，钎杆断裂始于心部【图4的右下区域，如果划上坐标，相当于第4相限的近 ...

经过对断裂钎杆上取样进行低倍组织试验，发现如下图所示。圆钢中心疏松严重，达到了4级，疏松严重。复合您的分析，原材料应该是连铸坯轧制而来，压缩比不足。

lpx · 发表于 2019-4-23 15:08:27

这个直径有140吗？假如没有的话，保温3小时和水淬是否合适？

iwukexin · 发表于 2019-4-24 19:09:45

人字形条纹指向裂纹源处，裂纹源处看样子是个缩孔一类的东西

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