淬火时冷却速度及冷却时间对开裂形成的影响
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 :L 该毛坯单重2.4Kg,化学成分:C0.49%,Si0.26%, Mn0.6%,S 0.04%, P0.02%, 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。 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。 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 图中白色组织是什么,裂纹里的灰色物是什么? 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) 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 调质前工艺:φ65mm原材料剪切下料——锻造 ——毛坯调质
40X 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℃。 用15的盐水做冷却液.加炉量减少三分之一.保温时间60min.:'( 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
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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! 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 同意天天小非老师的意见, 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.. 建议水水淬油冷,加热时间捎长了,水冷时抖动速度要快, 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. 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。 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 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。 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.
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