《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（10）

伯龙马

        如题
      《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（10）
       10. 产生淬火裂纹的影响因素之四
     （4）工 件 形 状 和 结 构 对 淬 火 裂 纹 的 影 响
       1）典型结构的影响   如日常所见，机械零件和工模具，其结构形状和尺寸大小千差万别，因此，对其形成淬火裂纹的影响也十分复杂。生产实践表明，机械零件或工模具设计的愈不匀称、棱角愈多、相邻截面相差愈大、孔离边缘愈薄等情况，产生淬火裂纹的危险性愈大。图1-22a所示为从热处理的工艺性角度衡量典型结构的正误对比。


                                                                           （略）

                                                
                                                图1-22        影响淬火裂纹的典型结构正误对比
                                     a)不均匀截面工件的改进设计实例  b)有尖角工件的改进设计

       2）尖角和槽口的影响  试验表明，机械零件和工模具上的槽口对产生裂纹的影响与其尺寸大小和截面厚薄，即能否淬透有关。图1-22b是带尖角和槽口未淬透试样产生弧形裂纹的典型实例。钢的淬透性愈小、截面尺寸愈大、硬化层愈薄，淬火裂纹离槽口的深度愈大。
在带尖角和槽口未淬透试样产生裂纹的主要原因是这些地方容易产生应力集中。为了避免此类裂纹，应当将倒钝尖角，拐角用圆弧过度。试验表明，圆弧半径6mm以上，基本可以克服应力集中现象。

   3) 套筒件壁厚的影响  图1-23所示为45号钢制作的空心筒形试样，经870℃加热后在水中冷却，淬火后产生裂纹的情况。

                                                             （略）

                                   图1-23   不同壁厚的空心筒形试样淬裂情况
                                     a)薄壁空心筒  b)厚壁空心筒  c)深孔套
                                      d)厚壁套  e)两种不同尺寸的柱形试样

        4) 未淬透的心部硬度的影响  图1-24为高碳工具钢制作的尺寸不同的试样。由于淬火后获得不同的淬透深度，使之形成裂纹的倾向发生明显变化。从图中可以看出，当试样尺寸小于20mm×20mm，且较高温度加热淬火后形成纵向裂纹。试样尺寸大于20mm×20mm，且较低温度加热淬火后形成内部弧形裂纹。可见，尺寸20mm×20mm是试样形成两种裂纹区的临界尺寸（临界尺寸大小表明形成裂纹的倾向）。因此，对尺寸较小的工件淬火加热时，应严格防止过热，例如尺寸12mm×12mm的工件820℃加热并水中淬火时，便能形成纵向裂纹。另一方面，试样尺寸大于20mm×20mm（临界尺寸）淬火加热温度低于800℃时，则易于形成弧形裂纹。
另外，高碳工具钢的试验表明，当表面硬度为63～66HRC时，产生裂纹的特点取决于其心部硬度。例如心部硬度在43～49HRC时，则硬化层浅的试样往往形成弧形裂纹。假如心部硬度在62HRC以上时，易形成纵向裂纹。因此，心部硬度应控制在49～61HRC范围为宜。

                                                       （略）

                       图1-24  T10A钢在水中淬火后裂纹形成
                                        与试样尺寸的关系
                   ο—无裂纹区  X—纵向裂纹区  ●—弧形裂纹区