4504-热处理后残余应力造成的裂纹.docx

热处理后残余应力造成的裂纹 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 缺陷显示的裂纹不以氧化皮的形式出现，主要是封闭型（裂纹壁之间的距离很小），也称为淬火裂纹。有时，特别是对于厚大截面和铸件末端，铸件可能断裂。 它可以是裂纹的一小部分，接触表面的部分被氧化，这表明确实有一个小的现有裂纹在该位置引发淬火裂纹。 该缺陷发生在淬火过程中热应力 过高时，出现在锋利的边缘连接部位或其他接近应力提升的细微结构处 。它将出现在回火或应力消除处理之前，主要是在处理过程中 发生 。 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 4201 是类似的缺陷，但是它们在非常低 的温度下 开始的 ，在浇注和冷却到室温后检测，并且没有氧化裂纹 内 壁 。 缺陷 4502 和 4503 是相似的，但是它们在热处理的冷却过程中发生。当铸件已经在室温下时，缺陷 4504会发生。 缺陷照片 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，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 *铁中存在石墨中衰退元素（ B， Cr， Sb…） *低熔点共晶基础元素（ P， Mo）的存在 *过大的奥氏体晶粒（降低延展性） 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 浇注后适当冷却，使晶粒尺寸减小 1.7 浇注后适当冷却，使铸态更加均匀 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：厚薄截面没有光滑连接（金属液流速突然的变化，导致局部应力高） *同一铸件中的厚壁和薄壁截面（在不同的时间段将发生不同的变形） *存在应力升高的细微结构（孔洞，尖角……） *飞翅的存在 解决措施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 钢中的淬火裂纹 （利） 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、 热处理 原因 *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） *特定温度下热处理时间太长（与截面厚度相比） *不正确的热处理温度、时间的结合 *冷却速率过高（淬火过度） *热处理炉和淬火槽之间的不正确连接（不受控的组织转变） *淬火浴时不正确的拿出 解决措施（利） 3.1 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。 3.2 根据、截面厚度、铸态组织选择热处理温度和时间 3.3 选择最佳的热处理温度和时间组合 3.4 避免高冷却速率 3.5 选择淬火介质，避免冷却，避免珠光体形成 3.6 控制铸件从热处理炉移动到淬火槽的温度 3.7 在淬火浴中保证铸件的正确 下落 3.8 如果可能的话避免热处理（铸铁在铸态下就可以用） 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。 *孔缩松的存在 *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 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 解决措施（利） 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