关于回火裂纹的7问

发表时间:2021-09-24 14:53来源:《每天学点热处理》


1、什么是回火裂纹

     回火裂纹(tempercrack)的定义是,淬过火的钢铁进行回火时,因快速加热快速冷却或相变化而发生的型纹。

回火裂纹有两种,一种是快速回火加热时发生的裂纹;另一种是从回火温度快速冷却时发生的裂纹。淬火零件由于快速回火加热;如火焰加热和高频加热所发生的裂纹,正好与磨削裂纹一样。在普通的回火加热中,不常发生回火裂纹。回火裂纹是指从回火温度快速冷却组织变化而发生的裂纹。

2、回火时快速加热所引起的回火裂纹

    淬过火的钢是马氏体组织,并处于膨胀状态.如果把这种组织进行回火。如图2一43所示,先在100℃左右收缩,继而在约300℃发生第二次收缩.因此,当淬过火的零件进行快速加热时,表面层产生收缩,而内部依然处于膨胀状态,以致表面受到张力而发生裂纹。这就是因快速加热所发生的回火裂纹。这种裂纹以平行直线或曲线形状出现,它与淬火裂纹有区别。回火温度若达300℃以上,则不发生收缩,所以不必再担心发生回火裂纹。因此,淬过火的钢,特别是像工具钢那样的高碳钢进行回火时,在达到300℃之前必须绶慢加热,这是防止回火裂纹的工艺方法,而在达到300℃以上时,则可以进行快速加热。

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3、从回火温度快速冷却所引起的回火裂纹

      这种裂纹是具有二次回火硬化的高合金钢,例如高速钢.高铬模具钢从回火温度(500~550℃)快速冷却时所发生的裂纹.图2一46是其中一例,

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       它是高速钢(SKHS)淬火和回火的热膨胀和收缩曲线.图中示出淬火所产生的一次马氏体化(一次Ar ).以及回火时所产生的二次马氏体化(二次Ar).后者是由于淬火生成的残余奥氏体的马氏体化所致,因此显示出二次回火硬化,所以虽然说是回火,但具有与淬火相同的内容,为此也可叫做二次淬火。或者叫做调整处理(eondi-lloning), 如从回火温度快速冷却,就成为残余奥氏体的淬火,发生与淬火裂纹一样的裂纹,即回火裂纹.虽叫做回火裂纹.但实质上和淬火裂纹相同。因此为防止这种回火裂纹,最好是从回火温度缓慢(空冷)冷却,图2-47表示出高速钢所发生的这种回火裂纹。

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       高速工具钢是否显示出二次马氏体化相变(二次Ar)呢,这要根据其含碳量面定.根据大和久的研究表明,含碳量为0.6~0.9%的高速工具钢发生二次马氏体化相变;含碳量在0,3%以下则没有二次马氏体化相变膨胀.

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2一48是含碳量为0,2%的高速钢的回火膨胀曲钱,如(b)曲线那样看不出有二次马氏体化相变膨胀.,一般的高速钢(0.7%)则表现出由A1曲线那样显著的相变膨胀。

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     图2一49是含碳量为0.6%的高速工具钢(SKH2)和含碳量为0的高速工具钢的膨胀收缩曲线。正常含碳量的高速工具钢有二次马氏体化相变膨胀,而含碳量为0的高速工具钢则看不出这种相变膨胀。因此.若高速钢零件的外层相变膨胀量之差会引起回火裂纹.这时即使从回火温度缓慢冷却也会发生裂纹。因此为了防止这种回火裂纹,回火前必须把脱碳层除掉(例如磨削).不言而喻,想办法避免淬火时发生脱碳是先决条件。

        显示二次回火硬化的高合金钢(高速工具钢和高铬模具钢)的回火裂纹是在下述两种悄况下产生的:(1)从回火温度快速令却,2)把表面有脱碳层的零件在未除掉脱碳层的情况下回火,因此,为防、防止回火裂纹应注意下述两点;

(1)在回火之前首先将零件的脱碳层磨削掉,当然在淬火时也务必防止脱碳。

(2)要从回火温度缓慢冷却(空冷)下来.此外,在经过断续淬火再回火的情况下,在MS点以上就停淬取出,并改换冷却速度,即未冷到逼近Ms温度停淬取出并改换冷却速度,然后从回火温度快速冷却往往发生裂纹。这是因为过冷奥氏体尚未转变成为马氏体时被停淬取出,奥氏体仍原封不动地保留的缘故.从这种状态快速冷却所发生的裂纹同淬火裂纹相同.如未冷到逼近Ms温度即停淬取出,回火后应避免快速冷却。未冷到逼近Ms温度停淬取出,回火后应避免快速冷却.必须冷却到大约手能摸的温度(约60℃)后再加热回火,图2一50是达到MS以下而停淬取出,回火后快速冷却所致裂纹的例子

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4、什么样的钢会发生回火裂纹?

    一般来说,把淬过火的钢件进行回火时会发生回火裂纹、所以说所有的淬火钢种都有发生回火裂纹的可能,特别是发生回火硬化(二次回火硬化)的高合金钢,例如高速工具钢和模具钢表现得更为明显。

5、回火裂纹是在什么时候发生的?

   1)淬过火的零件在进行快速加热回火时发生回火裂纹纹.其发生原因与磨削裂纹的原因相同;

  2)二次回火硬化的高合金钢从回火温度快速冷却时.发生回火裂纹的原因与淬火裂纹相同;

  3)若在零件表面上有脱碳层,回火裂纹出现就更为明显;

6、回火裂纹的形状是怎样的?

     回火时由低温快速加热所致的回火裂纹与纵向成直角(与热流成直角)时,裂纹的深度浅,形状恰似磨削裂纹,与此相反,从回火温度快速冷却(高合金钢)所发生的回火裂纹,其形状与淬火裂纹的形状相同。图2一51是回火时从低温快速加热所致的回火裂纹,以及从回火温度快速冷却所致的回火裂纹。

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文章来源:文章节选自《热处理150问》作者太和久重(日本),仅供读者学习之用。


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