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[已解决] 4Cr10Si2Mo热处理技术要求及开裂原因

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发表于 2012-2-13 12:11:22 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国浙江宁波

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本帖最后由 wwjxgz 于 2012-4-20 18:21 编辑
) n# `9 C: u% b4 U+ q% p7 Y3 B
  a: i) _- Y  \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?! O. Q2 M  E6 C8 k, r
步骤:1、镦头——温度控制在800-900度,采用高频炉加热,后镦头* l9 u: w9 W. p" J/ [: J
      2、退火:860度保温3-4h,500度出炉冷却室温. s/ d6 Z; @2 `3 ~' z8 y
      3、加工成型. x, b( z* ^' m& T# q+ h% a
      4、淬火:1040度和回火温度460度
# U* ]# F7 e" D7 o  B      5、发黑:采用温度140度,溶液NaOH
发表于 2012-2-13 15:27:28 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
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:- O+ E+ {' N* t( J" N
1、检查一下退火组织是否是球化组织?8 x* z( |) C6 J) e4 j" |3 C
2、淬火后连接处有没有裂纹?
- Y9 E1 k% i9 n9 x5 H, o" w3、淬火后有没有立即回火,如间隔时间长的话会产生裂纹。; C/ v' t  u- Y- Z
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 M; r& |2 {2 O5 ?+ @. J+ B
5、连接处的过渡圆角是否可以适当增加以减少应力集中?+ P$ O, S4 g6 x4 s0 U
以上意见供参考。
发表于 2012-2-13 15:31:12 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
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。
 楼主| 发表于 2012-2-15 12:03:29 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
3# wwjxgz ! a. H: \' i8 z5 Q, Y
1、回火460度,保温4h,是不是太长了?' e# o& u: e  V) q3 ^9 U
& w' T4 q7 T* T. Q8 Y8 S
疑问:' h, e8 A/ `. D& E; U7 [
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!
5 I; a; E1 k+ t# D9 C5 |: ^/ y2、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?
发表于 2012-2-15 12:26:12 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
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。0 V, a5 Q6 }# I4 Z0 O" _
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。
 楼主| 发表于 2012-2-15 12:43:57 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
2# wwjxgz
' p0 e& @: D& q& o0 b1、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。
/ [1 k7 r2 T0 g/ I( c0 E9 M2、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?
发表于 2012-2-15 13:23:42 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
本帖最后由 wwjxgz 于 2012-2-15 13:27 编辑
/ F, i/ F5 p7 e+ L- G
- j+ L1 k- u4 x' v/ G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。- r# h; V% U' p! g
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。0 K+ w/ |; N% c. @
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。

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 楼主| 发表于 2012-2-18 10:56:27 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
2# wwjxgz
9 m# k2 R7 T8 j7 G% G% f* h* R, z1 l( R2 b9 C: l/ O
退火环节需要保护气么?CO2能做为这一环节的保护气么?
发表于 2012-2-18 11:09:50 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
3# wwjxgz  
$ U! d( X( i5 P9 E1、回火460度,保温4h,是不是太长了?6 h% H# g' A- ^5 ^' ^7 r" w; ~; W
$ l4 F0 r7 O0 ]; O
疑问:
# x9 J9 ^5 ~; h: S( c1、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!
; _5 I. D# g" R; H2、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?( \9 h- x+ z/ w8 X! G
小草包 发表于 2012-2-15 12:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

4 X* T/ d; X& H6 j( n1 v' r, l
6 m$ V' i& ^" P4 t" f- s4 D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。
 楼主| 发表于 2012-2-18 11:50:46 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
9# tangcarlos3d
/ b5 ~% K( _% O8 ^' S+ W5 y  F" _可否提供一下你提到的资料?
发表于 2012-2-18 11:59:03 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
9# tangcarlos3d  
, W  E4 P5 q* f5 q# _8 E! y可否提供一下你提到的资料?
% Z1 Q7 S0 o1 M0 N3 k! O4 y小草包 发表于 2012-2-18 11:50 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
8 j( j% m  [2 X( f" d/ ?2 n
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。
发表于 2012-2-18 21:34:14 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
本帖最后由 tangcarlos3d 于 2012-2-18 23:13 编辑 9 D1 q9 @# L& n7 F3 j5 P8 d* D
0 j" J5 Y1 t7 I2 n
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。
1.jpg
2.jpg

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 楼主| 发表于 2012-2-21 11:00:24 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
12# tangcarlos3d
' O( H# o/ l8 v' _3 a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?
发表于 2012-2-21 20:07:08 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
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。
发表于 2012-2-23 09:29:27 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
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。
 楼主| 发表于 2012-3-15 17:07:44 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
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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