4505-表面处理（未加其它元素）造成的裂纹.docx

表面处理（未加其它元素）造成的裂纹 工艺基础信息（材质、铸型、熔炼 … ） 1、适用于铁、钢以及它们的合金 2、适应于所有的成型方法 3、适用于所有的熔炼方式 检测方式 VT、显微检测、 PT、 MT、 UT、 RT、其它检测、破坏性检测 缺陷描述 该缺陷 表现为在 不添加元素的情况下 ， 表面热处理后 产生 裂纹。问题主要出现在表面 淬火 。 有时，特别是对于厚的 截面 和 铸件末端 ，铸造 截面可以被破坏 。 这可能是裂纹的一小部分被氧化，这表明它确实发生在加热过程中。裂纹也不会发生氧化，这表明裂纹是在冷却过程中形成的。 当表面层的应力变得过高时就会发生。表面层与内部 截面 相比产生热应力，有时依 靠 冷却产生额外的变形应力。 裂纹在材料的中心截面处很少或几乎不存在，或者平行于表面壁。它垂直于铸造表面。 缺陷 4201x 是类似的缺陷，但是它们在非常低的温度下 形成 ，在浇注和冷却到室温后检测 时 ，并没有氧化裂纹壁。 缺陷 4502、 4503 和 4504 是相似的，但是它们发生在整个铸件的热处理的加热和冷却期间 或者 之后。当铸件已经在室温下时，缺陷 4504 会发生。 缺陷照片 钢中的淬火裂纹 原因 及其解决措施 1、 铸件 及其化学成分 原因 *太低的合金化 速度 ，需要更快的冷却： CCT 图具有不正确的珠光体鼻形图（需要快速淬火） *大量的碳化物促进元素的存在 *铸铁中存在石墨衰退元素 （ B， Cr， Sb…） *存在 低熔点共晶 基础 元素（ P， Mo） *铸件热处理后的组织结构 解决措施（利） 1.1 设定合金元素含量较高的化学成分（珠光体的 CCT 曲线图呈鼻形是正确的） 1.2 降低碳化物促进元素的含量 1.3 降低石墨衰退元素的含量 1.4 增加元素补偿石墨衰退元素 1.5 降低低温共晶基础元素的数量 1.6 在表面处理前进行应力消除 解决措施（弊） 1.1 提高金属 液 成本 1.2 需要用实际化学 成分 计算（可用的时间 短 ） 2、 铸件形状 原因 *薄壁 箱体形 、圆柱 形 和球 形 铸件 *复杂形状： 薄厚壁截面之间没有光滑连接 （金属 液流速的突然变化 ，导致局部应力 高 ） *同一铸件中的 薄厚壁截面 （在不同的时间段将发生不同的变形） *存在 应力增加的显微结构 （ 孔 洞， 尖 角 ……） 解决措施（利） 2.1 避免薄壁箱体形、圆柱形和球形铸件形状 2.2 保证设计的截面正确、光滑连接 2.3 避免截面尺寸的差异大 2.4 使用补贴、冷铁进行均质冷却 2.5 避免细微结构处应力增加 2.6 避免形成飞翅，如果形成，在热处理之前将其去除。 解决措施（弊） 2.1 铸件重量增加 2.2 增加缩松缺陷（热节）的风险 2.3 增加模样和铸型成本 2.4 需要与客户紧密合作 3、 表面 热处理 原因 *热处理类型（火焰、 电磁 感应、激光） *温度可控性 *温度 作用 深度 *加热速率 *过高的 热 处理温度（ 与 Ac3 温度或任何奥氏体材料的温度相比 ） *热处理时间和温度的 错误组合 *冷却速率过高（ 剧烈淬火 ） *表面 热 处理后的应力消除 、 回火 解决措施（利） 3.1 选择最佳的表面 热 处理类型（对于特定的铸 件、 材料） 3.2 保证铸件表面温度的合理控制 3.3 使用 合格 的温度测量设备 3.4 控制加热深度（执行测试 的铸件 ） 3.5 控制加热速率 3.6 根据 Ac3 温度（ +30～ 50℃）选择浇注温度，或者尽可能低的奥氏体材料温度 3.7 根据、截面厚度、铸态组织选择热处理温度和时间 3.8 选择最佳的热处理温度和时间组合 3.9 避免高冷却速率 3.10 选择淬火介质，避免冷却，避免珠光体形成。 3.11 进行表面 热 处理后的应力消除 3.12 如果可能的话 ， 避免表面热处理 解决措施（弊） 3.1 需要 丰富知识和经验 3.2 提高热处理成本 3.3 需要 资金投入 3.4 需要与客户紧密合作 4、 铸件质量 原因 *存在夹杂物，如砂、渣、渣滓（气体夹杂是相对无害的），特别是当它们位于表面或接触铸件表面时。 *缩松的存在 *共晶的存在 *被氧化的表面层 *铸铁中具有衰退石墨的表面层 *铸件表面清理、冒口切割 *小表面裂纹 *太高的残余应力 解决措施（利） 4.1 避免夹杂物的存在 4.2 使用过滤网 4.3 避免缩松存在 4.4 使用冒口、冷铁、补贴 4.5 避免分型线和砂芯 -铸型连接处的飞边 4.6 避免形成共晶，特别是厚壁铸件。 4.7 使用中性还原气氛的加热炉 4.8 避免铸铁中具有衰退石墨的表面层 4.9 保证铸件表面光滑平整 4.10 去除热处理前的小表面裂纹 4.11 避免铸件清理、切割冒口时切除表面 解决措施（弊） 4.1 降低铸件出品率 4.2 提高铸造成本（过滤器，更高的铸件质量水平……） 4.3 增加模样和铸型的成本 5、 其它操作 原因 *冷却后的铸件清理 *在回火、应力消除之前的其他操作（抛丸、硬度测试、移除测试材料） 解决措施（利） 5.1 保证铸件冷却后仔细处理 5.2 在消除应力或回火前不要抛丸 5.3 小心移动测试样品 4.4 注意宏观硬度测试（布氏硬度，铬式硬度） 5.5 在冷却后立即进行回火、应力消除，如果可能的话不要移动铸件 解决措施（弊） 5.1 硬度测试难 5.2 回火温度不正确的风险 6、 测试设备没有正确校准或者测试不准确 原因 测试设备没有正确校准或者测试不准确 解决措施（利） 6.1 核实使用过的设备 6.2 培训操作者，特别是测试人员 6.3 购买正确工作和功能合适的光谱仪和热分析设备 6.4 保证使用校准过的光谱仪测试样品 6.5 购买带有合格证书的热电偶 6.6 购买应力测量设备 6.7 设备的总体维护，设置维护计划 解决措施（弊） 6.1 需要时间和资金投入 7、 操作者的错误操作 原因 操作者的错误操作 解决措施（利） 7.1 培训操作者认识到 C 元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 7.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 7.3 由设备自动提供生产结果（不需操作员计算或干扰） 7.4 测试后自动提供打印结果 7.5 设置指令，如果元素含量太高，就要控制 7.6 提供正确的称重设备用于合金化和熔化过程中的成分修改 7.7 提供关于热处理的培训 解决措施（弊） 7.1 需要资金投入到培训 7.2 需要操作员培训、认证、经验、时间