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[讨论] 40Cr钎杆热处理后放置6个月发生开裂

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签到天数: 1161 天

[LV.10]以坛为家III

发表于 2019-4-18 09:37:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
北京中仪天信科技有限公司
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。

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签到天数: 526 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2019-7-4 13:26:08 | 显示全部楼层
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。

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点评非常到位!  发表于 2019-7-4 14:32
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2019-4-20 12:00:56 | 显示全部楼层
      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。
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[LV.10]以坛为家III

发表于 2019-4-19 09:18:28 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 1537 天

[LV.Master]伴坛终老

发表于 2019-4-19 14:56:00 | 显示全部楼层
淬火裂纹:):):):):):):)
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[LV.8]以坛为家I

发表于 2019-4-19 20:32:51 | 显示全部楼层
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??
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签到天数: 23 天

[LV.4]偶尔看看III

发表于 2019-4-19 22:50:47 | 显示全部楼层
横向断口处心部组织看了吗?淬火层深多少,是不是深了
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[LV.5]常住居民I

发表于 2019-4-20 08:39:31 | 显示全部楼层
材料太差了,工艺也有问题
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[LV.5]常住居民I

发表于 2019-4-20 08:41:06 | 显示全部楼层
材料太差了,热处理工艺也有问题
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2019-4-20 12:16:52 | 显示全部楼层
    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。
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签到天数: 728 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2019-4-20 18:23:16 | 显示全部楼层
淬水裂纹           
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签到天数: 319 天

[LV.8]以坛为家I

发表于 2019-4-21 20:58:59 | 显示全部楼层
工艺路线是什么呢?淬火后有没有回火,调质后有没有探伤??
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[LV.10]以坛为家III

发表于 2019-4-22 10:21:18 | 显示全部楼层
淬火裂纹啊,建议采用水基淬火介质,硬度高不易开裂
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签到天数: 62 天

[LV.6]常住居民II

发表于 2019-4-22 16:30:38 | 显示全部楼层
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。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2019-4-22 18:39:34 | 显示全部楼层
淬火裂纹 锈迹明显是前期已经开裂,慢慢扩散
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签到天数: 692 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2019-4-23 08:22:10 | 显示全部楼层
回火时间太短。最少加一倍。
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[LV.10]以坛为家III

 楼主| 发表于 2019-4-23 09:10:00 | 显示全部楼层
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。

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[LV.10]以坛为家III

发表于 2019-4-23 09:43:53 | 显示全部楼层
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。
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[LV.10]以坛为家III

 楼主| 发表于 2019-4-23 13:27:22 | 显示全部楼层
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。

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[LV.8]以坛为家I

发表于 2019-4-23 15:08:27 | 显示全部楼层
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?
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[LV.10]以坛为家III

发表于 2019-4-24 19:09:45 | 显示全部楼层
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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