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高铬铸铁热处理裂纹产生原因及对策

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:644
我厂承揽热处理的高铬耐磨铸铁件是协作厂自己配料、熔炼、浇注的。主要合金元素为cr、mn,用于金矿开采,工作条件恶劣,要求高硬度(hrc62-67)、高耐磨性。其中有批铸铁由于浇注成份中cr含量不足,使铸件的临界冷却速度上升,采用常规冷却,硬度达不到技术要求,所以我们采用了油冷(见图1)。但处理后,硬度虽然达到了技术要求,铸件却出现了裂纹。我们对裂纹进行了分析并采取了相应的改进措施。

图1 零件示意图及工艺规程
1 裂纹形态
裂纹出现于零件的外表面和尖角处,裂纹破断→面上无氧化,可以断定为淬火裂纹。
2 裂纹产生的原因
1)铸件成份不均匀,存在偏析。
2)高温保温时间过长,晶粒长大,机械性能下降。
3)铸铁传热慢,当外部的温度很快冷却到ms点,开始转变马氏体时,内部的温度还很高,当外部转变马氏体完成后,内部才开始转变,外部承受由内部组织转变膨胀引起的拉应力,当拉应力超过材料的抗拉强度时,产生开裂。
3 改进措施
3.1 加热规范的改进
为了使铸件内外温差尽量小,合金元素及碳得以充分的溶解和扩散,减少铸件在高温时的保温时间,将铸件的氧化脱碳程度及晶粒长大趋势控制在最小,我们采取了在200℃,400℃,800℃分段预热的加热方法,根据零件的重量和装炉量,在980℃保温45分钟,然后出炉。
3.2 冷却规范的改进
过冷奥氏体在不同温度有不同的稳定性。在650℃~400℃这一奥氏体最不稳定区,应以大于淬火临界冷却速度冷却,以防止奥氏体发生珠光体类型转变,而在650℃以上和低于400℃区间冷却速度应缓慢,减少由于温差及马氏体转变所产生的热应力和组织应力,以减小变形和预防开裂。因此,零件980℃出炉后,在空气中预冷至700℃左右,然后入油。在油中静止冷却到400℃出油,空冷至150℃左右再立即回火。回火温度为320℃,保温2小时。改进后的工艺规范如图2所示。

图2 改进后的工艺规程
按这一工艺热处理的铸件,硬度为hrc62~hrc65,没有出现裂纹现象。

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