4Cr10Si2Mo热处理技术要求及开裂原因

小草包 · 发表于 2012-2-13 12:11:22

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本帖最后由 wwjxgz 于 2012-4-20 18:21 编辑

现一个螺栓产品，材质是4Cr10SI2Mo，经常会出现头部与杆部链接处有开裂现象，开裂是沿着圆柱半圈这样子，请各位帮忙分析分析那道出错了？
步骤：1、镦头——温度控制在800-900度，采用高频炉加热，后镦头
   2、退火：860度保温3-4h，500度出炉冷却室温
   3、加工成型
   4、淬火：1040度和回火温度460度
   5、发黑：采用温度140度，溶液NaOH

wwjxgz · 发表于 2012-2-13 15:27:28

有没有图片？从描述上看应该是应力裂纹。楼主可以从下面几方面分析：
1、检查一下退火组织是否是球化组织？
2、淬火后连接处有没有裂纹？
3、淬火后有没有立即回火，如间隔时间长的话会产生裂纹。
4、由于是高强度钢，发黑处理中如果工序不当有可能会渗氢，如果前面工序都没有问题的话，发黑后可以增加一个去氢工序看看是否有改进。
5、连接处的过渡圆角是否可以适当增加以减少应力集中？
以上意见供参考。

wwjxgz · 发表于 2012-2-13 15:31:12

另外再补充一点：4Cr10Si2Mo的回火脆性区间为450～570℃，在冷却时应尽量避免在这个温度区间停留过长的时间。

小草包 · 发表于 2012-2-15 12:03:29

3# wwjxgz
1、回火460度，保温4h,是不是太长了？

疑问：
1、材料没有经过探伤处理，材料环节有关系么？只做了元素测试！
2、镦头时候温度是否也是有要求？是不是要控制在预热温度600-800之间？

wwjxgz · 发表于 2012-2-15 12:26:12

淬火后最好检查一下有没有裂纹；另外，你的回火温度正好处在回火脆性区间的下限范围，如果有可能的话最好能改进一下。回火时间长短取决于工件尺寸以及装炉量，这个需要在实际中摸索。
裂纹只在同一部位出现，基本可以排除原料问题。镦头加热时应该有一个低温保温区，大致在550℃一线，减少热应力开裂的可能。

小草包 · 发表于 2012-2-15 12:43:57

2# wwjxgz
1、退火环节会不会存在裂纹问题？我们从外观去观察连接处，不存在裂纹，车削时候，无碎末。
2、淬火和发黑之间有一道酸洗，这道环节是不是增加了危险性？

wwjxgz · 发表于 2012-2-15 13:23:42

本帖最后由 wwjxgz 于 2012-2-15 13:27 编辑

本钢种有回火脆性，回火温度不合理有可能会产生裂纹；不过总体说淬火后在连接处产生很大的应力，淬火后出现的概率大，特别是对于象4Cr10Si2Mo这种马氏体钢，淬火后即使不马上开裂，放置一段时间后仍旧会开裂，淬前组织也很重要，球化组织可以大大降低淬火后的应力。
对于4Cr10Si2Mo，酸洗工艺不当很容易会造成渗氢导致氢脆，连接处就是应力集中点，有点类似于高强度螺栓的延迟断裂机理，保险起见应进行扩氢处理。
楼主可以取裂纹部位试样做金相，如果裂纹处有脱碳现象，说明裂纹是在淬火前，否则就是在淬火之后的工序中形成。

小草包 · 发表于 2012-2-18 10:56:27

2# wwjxgz

退火环节需要保护气么？CO2能做为这一环节的保护气么？

tangcarlos3d · 发表于 2012-2-18 11:09:50

3# wwjxgz * p: Q- t7 L% x! e: f9 I
1、回火460度，保温4h,是不是太长了？
- n7 W- W3 J3 G$ F! `
* r/ ~) D- S2 l- ^; ?8 n疑问：
% U6 [7 O$ O0 V2 w% [1、材料没有经过探伤处理，材料环节有关系么？只做了元素测试！3 `) d+ T% r4 f0 }9 J+ L
2、镦头时候温度是否也是有要求？是不是要控制在预热温度600-800之间？
$ [) d- d- G) B1 @! N% K小草包发表于 2012-2-15 12:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

镦粗温度、即镦粗电流要控制，另外镦粗（油缸）速度要控制好，不能太快了！我怀疑是镦粗参数没控制好（镦粗过快造成蒜头与杆部过度区出现微观裂纹）。可参见内燃机气阀4Cr10Si2Mo的镦粗和热处理工艺。

小草包 · 发表于 2012-2-18 11:50:46

9# tangcarlos3d
可否提供一下你提到的资料？

tangcarlos3d · 发表于 2012-2-18 11:59:03

9# tangcarlos3d
* X5 s, Z2 i W( w3 O可否提供一下你提到的资料？
; }+ c' M9 G, i" x小草包发表于 2012-2-18 11:50 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

对不起，我已离开原单位十多年了，手头没有相关资料并且身在外地，暂时帮不了忙。但我建议你在网上或在图书馆查一查8~90年代的《内燃机配件》杂志，这是气门的行业杂志，上面应该有介绍。

tangcarlos3d · 发表于 2012-2-18 21:34:14

本帖最后由 tangcarlos3d 于 2012-2-18 23:13 编辑

在网上查了一些资料，4Cr10Sr2Mode镦粗速度在4~5mm/s。另外还要注意终锻成型温度，它过低也会引起裂纹。

小草包 · 发表于 2012-2-21 11:00:24

12# tangcarlos3d
提问：始镦温度是加热拿出的温度？终镦温度是镦好头要保持住的最低温度？总之，就是要在这始镦和终镦温度之间操作镦头的事情，对么？

tangcarlos3d · 发表于 2012-2-21 20:07:08

对。就是在始镦和终镦温度之间成型镦头形状。温度过高容易过烧、晶粒粗大；温度过低容易形成裂纹。

wwjxgz · 发表于 2012-2-23 09:29:27

综上所述，建议楼主还是先分析确定裂纹是在热处理前还是在热处理后形成，这样可以针对下药。

小草包 · 发表于 2012-3-15 17:07:44

在始锻温度1100-1150℃，终锻850-900℃，锻造之后再石灰当中保温自然冷却

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