模具钢材淬火裂纹-纵向裂纹

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2024-08-23 15:05:00

淬火显微裂纹系微观应力(第二类应力)引起。淬火裂纹系宏观裂纹，主要由宏观应力引起。在实际生产中，钢制工件常由于结构设计不合理、钢材选择不当、淬火温度控制不正确、淬火冷速不合适等因素，一方面增大淬火内应力，会使已形成的淬火显微裂纹扩展，形成宏观的淬火裂纹，另一方面，由于增大了显微裂纹的敏感度，增加了显微裂纹的形成可能性。

钢件淬火时一旦产生宏观的淬火裂纹，将使产品报废。所以了解淬火裂纹的形态，分析其原因，掌握其规律性，对于探索防止淬火裂纹的措施有重要意义。

由于裂纹形成的原因和情况不同，它在钢件中分布型式不同，最常见的淬火裂纹基本类型通常分纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和剥离裂纹四种。

纵向裂纹，又称轴向裂纹，是生产中最常见的一种淬火裂纹。这类裂纹特征是沿轴向分布，由工件表面裂向心部，深度不等，一般深而长，在钢件上常有一条或数条。由于工件的几何形状的变化，或者由于内部组织缺陷的影响，裂纹的走向也将改变。

生产实践表明，纵向裂纹常发生在完全淬透的工件上。由于表明产生切向拉应力比轴向应力大，而且当它超过该区域的断裂强度Sk时，则形成纵向裂纹。

钢件在完全淬透时，工件的中心和表面都得到马氏体组织，内外硬度相近。但工件和中心的组织转变是不同时进行的。由于淬火时表面冷的快，先发生奥氏体向马氏体转变。等表层马氏体已完成时，中心才开始进行奥氏体向马氏体转变。由于马氏体比容大，最终形成的组织应力在表面形成拉应力，心部形成压应力。同时由于冷却的不同时性，热应力则是表面压应力，心部拉应力。一般来说，相对截面尺寸不太大，工件全部淬透，与组织应力相比，热应力较小，二者叠加之后，表面仍然为拉应力，心部为压应力。当表面的切向拉应力比轴向拉应力大，而且超过钢的破断抗力时，便可能形成由表面向内部的纵向裂纹。

钢件形成纵向裂纹的倾向和以下因素有关：

⒈钢中含碳量

当钢中含碳量增加，且马氏体中的固溶碳含量增加时，组织应力影响增大，纵向淬裂的倾向增大。

⒉钢材冶金质量

当钢中夹杂物、碳化物含量高时，在轧制或锻造钢材的夹杂物和碳化物将沿着轴向呈线状分布或带状分布，则横向的断裂抗力要大大低于轴向断裂抗力。因此在同样的淬火应力作用下，甚至是切向应力略小于轴向应力时，也能由于切向应力的作用，使工件形成由表面向中心的纵向裂纹。

⒊模具工件的尺寸大小

模具工件的尺寸小，相变的不同时性和冷却的不同时性所引起的应力较小，不易淬裂;截面尺寸大的模具工件，表面呈压应力也不易淬裂。所以对于一种钢在同一种淬火介质中淬火时，在淬透情况下存在一个淬裂的危险截面尺寸。从45钢与55钢裂纹率与模具工件截面尺寸的关系可以看出对裂纹最敏感的截面尺寸是5～8㎜，其峰值为6～7㎜之间，峰值处裂纹出现率高达100%。

⒋模具工件形状的影响

模具工件的形状对淬火裂纹的影响是很复杂的。圆套或空心厚壁管类零件，淬火裂纹常产生在内孔壁上。淬火时由于内孔冷却较慢，热应力较小，内孔表面在组织应力作用下一般处于拉应力状态，而且切向拉力较大，内孔越小，冷速越慢，热应力则大为减少，切向拉应力就变得更大，当应力超过断裂抗力则产生纵向裂纹。

⒌淬火加热温度

淬火温度升高，奥氏体晶粒长大，钢的断裂抗力降低，则淬裂倾向增大。由于切向拉应力比轴向应力大，因此产生纵向裂纹。