金屬熱處理應(ying)力對淬火(huo)裂紋的影響

可能導致應力集中在(zai)淬火零件的(de)不同部分上的(de)因素（包(bao)括冶(ye)金缺陷）可以促(cu)進淬火裂紋的(de)產生，但只有(you)在(zai)拉伸(shen)(shen)應力場（尤其是在(zai)大拉伸(shen)(shen)應力下）下才能出現，如果沒有(you)裂紋促(cu)進的(de)話(hua)在(zai)壓應力場中的(de)作用。

淬火(huo)(huo)冷卻(que)速(su)(su)率(lv)(lv)是影響淬火(huo)(huo)質量和確定(ding)殘余應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)因素，也是對淬火(huo)(huo)裂(lie)(lie)紋產生重要(yao)甚至(zhi)決定(ding)性影響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素。為了達(da)到淬火(huo)(huo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，通常必須加快(kuai)零件(jian)在(zai)高(gao)溫(wen)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)速(su)(su)度，使其超(chao)過鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)淬火(huo)(huo)冷卻(que)速(su)(su)度以(yi)獲(huo)得馬氏體組織(zhi)。就(jiu)殘余應(ying)(ying)力(li)(li)而(er)(er)言，這(zhe)可以(yi)增加抵消組織(zhi)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱應(ying)(ying)力(li)(li)值，因此可以(yi)減(jian)(jian)小(xiao)工(gong)件(jian)表(biao)面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)應(ying)(ying)力(li)(li)，并達(da)到抑制縱向裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。其效果(guo)將隨著高(gao)溫(wen)冷卻(que)速(su)(su)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加快(kuai)而(er)(er)增加。此外(wai)，在(zai)硬化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橫截面尺(chi)寸(cun)越大，盡管(guan)實際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)速(su)(su)度較(jiao)慢，但是破裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風險實際上(shang)更(geng)大。所有這(zhe)些(xie)歸因于(yu)以(yi)下事實：這(zhe)種類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱應(ying)(ying)力(li)(li)隨著實際冷卻(que)速(su)(su)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)(er)減(jian)(jian)小(xiao)，熱應(ying)(ying)力(li)(li)減(jian)(jian)小(xiao)，組織(zhi)應(ying)(ying)力(li)(li)隨尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)(er)增大。最后(hou)，主(zhu)要(yao)由組織(zhi)應(ying)(ying)力(li)(li)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)伸應(ying)(ying)力(li)(li)由于(yu)表(biao)面特征而(er)(er)作用(yong)在(zai)工(gong)件(jian)上(shang)。

與(yu)傳(chuan)統(tong)概(gai)念(nian)有很大不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是，冷卻(que)(que)速(su)(su)度(du)越(yue)慢，應(ying)力(li)就越(yue)小。對于這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼部(bu)(bu)(bu)件(jian)，在(zai)正(zheng)常條件(jian)下(xia)淬(cui)(cui)火的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高淬(cui)(cui)透(tou)性鋼部(bu)(bu)(bu)件(jian)中只(zhi)能形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)縱向裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。避(bi)免淬(cui)(cui)火開裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠原理是設法使橫(heng)截(jie)面(mian)(mian)內外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏體轉變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不平(ping)等最(zui)小化(hua)(hua)。僅(jin)在(zai)馬(ma)氏體轉變(bian)區(qu)中進(jin)(jin)行(xing)緩慢冷卻(que)(que)不足以(yi)防止形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)縱向裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。通常情況下(xia)，它(ta)只(zhi)會在(zai)不可硬化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零件(jian)上(shang)產生(sheng)電弧裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。盡管(guan)整(zheng)體快(kuai)(kuai)速(su)(su)冷卻(que)(que)是必要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)條件(jian)，但其形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真正(zheng)原因并(bing)不是快(kuai)(kuai)速(su)(su)冷卻(que)(que)（包(bao)括馬(ma)氏體轉變(bian)區(qu)）本身。但是淬(cui)(cui)火零件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局部(bu)(bu)(bu)位置（由幾(ji)何結(jie)構決定(ding)），在(zai)高溫(wen)臨界(jie)溫(wen)度(du)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)(que)速(su)(su)度(du)明顯(xian)減慢，因此(ci)沒有硬化(hua)(hua)。大型不可硬化(hua)(hua)部(bu)(bu)(bu)件(jian)中產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橫(heng)向和(he)縱向劈裂(lie)(lie)是由以(yi)熱應(ying)力(li)為主(zhu)要(yao)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘余拉伸應(ying)力(li)作用(yong)在(zai)淬(cui)(cui)火部(bu)(bu)(bu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心(xin)以(yi)及淬(cui)(cui)火部(bu)(bu)(bu)件(jian)末端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)面(mian)(mian)中心(xin)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。淬(cui)(cui)火部(bu)(bu)(bu)分首先形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，是由內而外膨(peng)脹(zhang)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。為了(le)(le)避(bi)免這種裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，經常使用(yong)水油雙液(ye)淬(cui)(cui)火工藝(yi)。在(zai)此(ci)過程中，在(zai)高溫(wen)區(qu)進(jin)(jin)行(xing)快(kuai)(kuai)速(su)(su)冷卻(que)(que)僅(jin)是為了(le)(le)確保外部(bu)(bu)(bu)金(jin)(jin)屬獲得馬(ma)氏體組(zu)織，并(bing)且從內部(bu)(bu)(bu)應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)來看，此(ci)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)(su)冷卻(que)(que)是有害(hai)且無益的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。其次，在(zai)冷卻(que)(que)后期進(jin)(jin)行(xing)慢速(su)(su)冷卻(que)(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)不是降低馬(ma)氏體相變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)膨(peng)脹(zhang)率(lv)(lv)和(he)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)值(zhi)，而是使橫(heng)截(jie)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)差和(he)金(jin)(jin)屬在(zai)收(shou)縮(suo)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收(shou)縮(suo)率(lv)(lv)最(zui)小化(hua)(hua)。橫(heng)截(jie)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心(xin)，從而達到減小應(ying)力(li)值(zhi)和(he)最(zui)終抑制淬(cui)(cui)火裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。