Page 17 - 理化检验-物理分册2023年第六期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202306001

锻钢件中常见冶金缺陷造成的淬火开裂

李平平 , 李玉新 , 徐 燕 , 吴飞虎 , 梁雪冬 , 王 群 , 刘德华 1

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( 1. 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011 ;

2. 中国铁路武汉局集团有限公司江岸机务段, 武汉 430301 )
摘 要: 较为全面且深入地阐述了含有内生夹杂物、 表面夹渣、 带状偏析的3种锻钢件中常见冶
金缺陷造成的淬火开裂。对产品的制造工艺、 裂纹形貌、 显微组织等进行分析。结果表明: 影响淬
火开裂的因素为淬火应力、 应力集中、 冶金缺陷等, 尤其与夹杂物类缺陷的分布位置关系很大。
关键词: 夹杂物; 表面夹渣; 带状偏析; 应力集中; 淬火裂纹

中图分类号: TH133.2 ; TB31 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 06-0001-06

Q uenchin g crackcausedb y commonmetallur g icaldefectsinfor g edsteel p arts

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LI Pin gp in g LIYuxin , XUYan , WUFeihu , LIANGXuedon g WANGQ un , LIUDehua 1
,
,

( 1.CRRCQishu y anInstituteCo. , Ltd. , Chan g zhou213011 , China ;

2.Jian g ’ anLocomotiveDe p otofChinaRailwa yWuhanBureauGrou pCo. , Ltd. , Wuhan430301 , China )

Abstract : Quenchin gcrackcausedb ycommon metallur g icaldefectsinthreekindsoffor g edsteelp arts

containin g indi g enousinclusion , surfacesla gandbandedse g re g ationwasdescribedcom p rehensivel yanddee p l y .

The p roductmanufacturin gp rocess , crackmor p holo gy andmicrostructurewereanal y zed.Theresultsshowthatthe

factorsaffectin gq uenchin g crackwere q uenchin g stress , stressconcentration , metallur g icaldefects , etc. , es p eciall y

thedistributionp ositionofinclusiondefectswasclosel y related.

Ke y words : inclusion ; surfacesla g ; bandedse g re g ation ; stressconcentration ; q uenchin g crack
淬火裂纹是常见的淬火缺陷, 其产生的原因 不确定因素相对较少。铸态金属常见的缺陷有缩
是多方面的, 如: 选材、 结构设计、 工艺制定、 参数 孔、 疏松、 气泡、 裂纹、 白点、 夹杂物、 夹渣、 偏析等,
选择( 加热、 保温、 冷却、 介质)、 操作方式以及原材 而较为重要的机械零部件成型方式通常为锻造成
料质量等。通常, 淬火裂纹是指工件在淬火过程 型。锻件中常 见 的 冶 金 缺 陷 有 白 点、 夹 杂 物、 夹
中发生的开裂现象, 其是在产生大量马氏体时, 或 渣、 偏析等。

在淬火完成、 将零件从冷却剂中取出之后,或者是
在淬火后、 经过几小时至几十小时后发生 的 [ 1 ] 。 1 夹渣造成的淬火裂纹
从裂纹形态角度考虑, 淬火裂纹基本上分为纵向 1.1 案例分析
裂纹、 弧型裂纹、 网状裂纹、 剥离裂纹和应力集中 该齿轮轴材料为20CrMnMo钢, 其采用渗碳+
裂纹等 [ 2-4 ] 。 直接淬火的热处理工艺, 淬火后发现一件产品发生
随着我国热处理行业的快速发展, 关于淬火 开裂, 齿轮轴宏观形貌如图1所示, 由图1可知: 裂
开裂方面的研究有很多 [ 5-7 ] , 主要 集 中 在 工 艺 制 纹沿齿轮轴纵向分布及扩展, 呈典型的应力开裂特
定、 参数选择、 操作方式等方面, 对原材料的研究 征, 且裂纹径向扩展深度已大于半径, 但尚未穿透。
则相对较少, 这是因为原材料缺陷更为直观明了, 根据裂纹形态无法判断起裂位置, 需对裂纹处进行
解剖分析。裂纹处断口宏观形貌如图2所示, 裂纹

收稿日期: 2022-12-02
源位于图中圆圈标记区域, 裂纹长度约为 30mm ,
作者简介: 李平平( 1987- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事机
整体轴向分布, 距离表面约3mm 。
械零部件的失效分析工作, l pp 86101c@163.com
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