40Cr刀杆淬火回火后发现开裂，请教原因

zxr78 · 发表于 2011-11-30 17:43:08

40Cr刀杆，尺寸25*25*125左右。加工工艺为热轧后的圆钢铣削成型的。然后直接进行多用炉气体保护淬火，淬火温度850度，180分钟，淬入快速淬火油中。回火温度不详，回火后表面硬度43HRC左右，心部硬度47HRC左右。回火后发现1/3的产品出现了裂纹。

裂纹沿纵向，深度一般为2mm左右。

裂纹处有带状组织比较明显。

表面金相发现有脱碳现象，说明碳势比较低，导致表面的硬度偏低。

裂纹两侧金相组织，发现有脱碳现象。

1000倍左右下的裂纹两侧金相组织，应该是铁素体组织吧？？

裂纹根部向内扩展处没有脱碳现象，且沿晶开裂。
说明此裂纹为淬火加热裂纹后淬火入油后裂纹进一步扩展。

心部组织，为保留马氏体位相的回火屈氏体。硬度为47HRC。心部组织正常。
同样一批料，尺寸大的和小的刀杆都没有发生开裂。同样尺寸的以前也没有淬裂。
综合分析原材料质量不很好，导致了加热速度过块造成了裂纹。会不会有危险尺寸？加热会产生裂纹吗？增加550度预热后会不会好些？希望有经验的高手分析一下。给出建议。谢谢！

zxr78 · 发表于 2011-11-30 17:50:24

其他金相组织倍数都在400倍以下，倍数不是很准。另外裂纹两侧腐蚀后能看到白色组织（如第3、4两张图），可是用棉絮擦洗后（如1,2两张金相图），倒不是很清楚。

cyj · 发表于 2011-12-1 07:49:23

看金相图片应该是原材料已有的裂纹，裂纹在后续的淬火中进一步扩展。因为裂纹边上有明显的铁素体可见，多用炉气体保护应该不会出现这样的铁素体组织，包括后续的回火心部47HRC，说明回火温度也就400摄氏度左右也不会产生铁素体组织的。

srleidong · 发表于 2011-12-1 08:20:36

cyj 发表于 2011-12-1 07:49
看金相图片应该是原材料已有的裂纹，裂纹在后续的淬火中进一步扩展。因为裂纹边上有明显的铁素体可见，多用 ...

请问

因为裂纹边上有明显的铁素体可见

铁素体是裂纹附近的白亮的地方么？

fbc1 · 发表于 2011-12-1 08:49:23

脱碳在裂纹什么部位呢，在照片上看不清楚，如果在裂纹头部，可以认为是钢材原始有裂纹。

rclzy619 · 发表于 2011-12-1 08:54:48

40Cr材料加热不会产生裂纹，裂纹处有脱碳应该是刀杆有原始裂纹，建议在热处理前先探伤看看是否有原始裂纹。

zxr78 · 发表于 2011-12-1 09:16:43

此钢是热轧后的圆钢进行的铣削成的25*25的平面。没有经过锻造。
因为开始时多用炉的碳势比较低，保护不是很好，第2张金相照片上可见马氏体周边有网状铁素体出现，可见表面已经有轻微脱碳。裂纹两侧的脱碳也有可能是加热过程中产生的。

taorbshi · 发表于 2011-12-3 15:06:51

从工件上看，裂纹应该是淬火裂纹。裂纹边缘的轻微氧化是在回火中产生，回火后片状马氏体位向依然保留，说明淬火冷却比较充分，应该是组织应力导致开裂，属于热处理掌握不好。

所以因为 · 发表于 2011-12-3 15:35:18

刀杆尺寸25*25*125左右，加热180分钟，时间过长，不合适。
不过，刀杆这样的形状，不是原材料有问题，用快速淬火油冷却，想出现裂纹你还要有一定的“本事”

qibao9891 · 发表于 2011-12-3 22:58:38

同意沈版意见。原材料裂纹，淬火时扩展。

lhd1999 · 发表于 2011-12-5 17:34:30

是原材料发纹经淬火后扩大造成的裂纹

翔宇 · 发表于 2011-12-6 11:24:40

楼主分析的很好，金相做的也不错，发帖更是标准，看的很舒服！
个人意见：1.原材料存在裂纹，淬火时裂纹扩大。
2.淬火时间180分过长，25mm有效尺寸90分钟足矣！
3.回火时间偏少，回火不充分（不然表面和心不硬度不会相差那么多），可能存在较多应力，加大开裂程度！

shihl150 · 发表于 2011-12-6 13:42:28

40Cr一般油淬不会出现裂纹，尤其像圆钢这种形状不复杂，感觉保温时间3h长了，60-90min就足够了

zxr78 · 发表于 2011-12-6 15:03:45

非常感谢沈工，阿豹等各位前辈的回帖。每次装炉量在500-1000公斤，我建议保温时间为有效尺寸乘2-4足够了。可是他们炉子刚买来，总是担心烧不透，故时间比较久。我看到过加热裂纹的例子，所以有些担心加热裂纹。现在企业只是关心在别人那里处理没有裂过，在你们这里裂了就是你们的责任。只是建议做一些防范措施：1以后入炉前先在550预热一段时间，再进入淬火炉；2热处理前抽检一些试样做金相分析。3回火时间长些。

zxr78 · 发表于 2011-12-6 15:06:24

翔宇发表于 2011-12-6 11:24
楼主分析的很好，金相做的也不错，发帖更是标准，看的很舒服！
个人意见：1.原材料存在裂纹，淬火时裂纹扩 ...

谢谢回复，表面和心部硬度差别大，主要是表面有轻微脱碳。以后碳势控制好就应该一致了。

竹林风 · 发表于 2011-12-7 08:50:29

热轧的带状组织是淬火开裂的主要原因，原材料就可能存在微裂纹，淬火后裂纹进一步扩大

zxr78 · 发表于 2011-12-7 13:56:33

本帖最后由 zxr78 于 2011-12-7 13:59 编辑

同样一批产品在别的热处理厂淬裂的。裂纹更深更大。工艺不详，估计差不多。

100X左右，腐蚀后仅用水冲洗。裂纹两侧感觉有脱碳现象，但是显微硬度HV1感觉差别不大。

100X左右，上图试样用棉花沾水擦洗后再拍照。白色变为了黑色。
大家帮忙分析一下。
另外，把裂纹剖开，沿着裂纹断面磨了一下，在边缘处看到好像有一薄层脱碳。大家看看是不是？

请问：1、腐蚀后要不要擦洗？
2、是不是这一层脱碳层太薄了，所以显微硬度很难测出来？
3、裂纹是不是淬火时产生的？

李双喜 · 发表于 2011-12-7 15:47:22

腐蚀后需要清洗，但不要擦，可在丙酮里用超声波清洗，还有显微硬度压痕打得也太近了，一般要求两个压痕之间的距离>2.5倍的压痕

tshyj · 发表于 2011-12-7 17:28:30

建议你垂直于裂纹做一个全面的金相照片，尤其是裂纹开口处和平面相交处，材料缺陷和加热过程中表面的碳势才可以反映出来。

袁海林 · 发表于 2012-1-10 15:58:32

taorbshi 发表于 2011-12-3 15:06
从工件上看，裂纹应该是淬火裂纹。裂纹边缘的轻微氧化是在回火中产生，回火后片状马氏体位向依然保留，说明 ...

从硬度分析，在回火过程中不应该有如此氧化。

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