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永利手机版官方网站冷处理裂纹试验结果

发布日期:2019-08-12 00:00 文章来源:永利总站手机登录 点击:

经磁粉探伤检查铸件产品裂纹发生位置,一是在零件外圆部位,呈细条状或细网状分布,如图2a所示;二是在台阶沟槽处,呈纵向裂纹分布,裂纹数量较多。

低倍及化学成分分析,原材料无明显缺陷。

永利手机版官方网站对未淬火的零件取样作球化退火态分析,组织为球状珠光体+粒状碳化物,退火组织评级1~2级,为正常退火组织。

截取与裂纹垂直的面磨制金相试样,经抛光后采用4%的硝酸酒精溶液腐蚀,裂纹两侧无脱碳迹象,金相组织与基体一致,为回火马氏体+粒状碳化物+极少量残留奥氏体,在零件内部有内裂纹产生,裂纹为沿晶裂纹。由此可以断定裂纹主要是由于零件内部组织发生马氏体相变时组织应力较大,并在多处应力集中所出现的淬火开裂,实际上是一种淬火裂纹。

这是因为辽宁锻造热处理零件的开裂是由于在冷却过程中,热应力与组织应力的合成内应力,在瞬间超过了材料的脆断抗力的结果,该零件含碳量高,发生马氏体相变时的比体积变化增大,马氏体相变温度Ms点降低,热应力减弱,呈现出以组织应力为主的分布特征。而由于零件较小,材料淬透性好,心部完全淬透,淬火时,马氏体相变开始于表面然后向心部扩展,发生了马氏体相变的表层因其体积膨胀必然对尚未处于奥氏体相变的心部施以拉应力,而其本身则因心部的限制而受压应力,压应力的峰值随相变的进行向心部移动,由于奥氏体具有良好的塑性和很低的屈服强度,因此,相变应力必将引起处于奥氏体状态的心部发生塑性变形,随后当心部温度降低到Ms点而发生马氏体相变时,伴随的体积膨胀由于受到已转变成马氏体的坚硬的表层的阻碍,产生了与前述相反的组织应力。随着心部马氏体相变的进行,组织应力发生反向,形成了表层为拉应力,心部为压应力的残留组织应力。在淬火后未作任何处置的情况下在空气中放置,应力未得到释放,而由于马氏体转变终止点(Mf)在-70℃左右,在室温放置及随后的冷处理过程中,残留奥氏体会发生转变,而在冷处理过程中,有两种原因造成内应力,一是快速冷却,二是残留奥氏体的马氏体化。生产中采用的将零件置于温度可达-78℃干冰酒精溶液的保温桶里进行的,温度低于该材料的马氏体转变终止点Mf,冷却速度加快,淬火后残留的部分未转变的奥氏体进一步转变成马氏体,同样形成表层为拉应力,心部为压应力的残留应力,这两种应力不但未互相抵消,而是相互叠加,并且在低温下材料本身的脆断抗力降低,所以当快速冷却与残奥马氏体化产生的相变应力与前期淬火时产生的淬火应力叠加,超过材料脆断抗力,就产生了裂纹。如果已有显微裂纹,则可能导致裂纹的长大或扩展为宏观裂纹。

综上所述,控制阀芯冷处理后出现批量裂纹的根本原因是由于淬火及冷处理时均产生了表层为拉应力,心部为压应力的残留内应力,相互叠加后超过材料的脆断抗力所致,且淬火后形成的残留奥氏体量越多,越容易产生裂纹。

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