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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 $ U0 H9 O4 U$ X6 I

, b0 B' J5 D0 f% v) k' Z5 G8 x0 G7 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?, P# B5 N. p; `4 J
步骤:1、镦头——温度控制在800-900度,采用高频炉加热,后镦头
7 x9 a$ r6 D- ?; J0 a; t8 p2 A      2、退火:860度保温3-4h,500度出炉冷却室温7 w- q  B" C) B( a& \
      3、加工成型
* ?* T; n3 o  }, A3 U/ c: n- c/ c      4、淬火:1040度和回火温度460度8 }) B9 E" W7 k& a) ^* g1 L4 Q
      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:. ^' g/ P: m# j2 r  U1 ]5 t2 {7 ]
1、检查一下退火组织是否是球化组织?; e( V4 }. V* `& k/ J
2、淬火后连接处有没有裂纹?
: H& Y" `% g+ z3 H; q& j: [; I# V3、淬火后有没有立即回火,如间隔时间长的话会产生裂纹。2 a/ |2 U8 S0 X
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。
, Y8 ^6 [4 U& y) L3 o4 p6 t5 c- ^5、连接处的过渡圆角是否可以适当增加以减少应力集中?
$ d# V' g& u6 e* y1 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
$ D9 v* {5 m6 Y( L* A9 |1、回火460度,保温4h,是不是太长了?% J0 ?/ A7 U3 f9 Y4 R1 v

! x# l$ T4 v. |" S5 d# I* p. a疑问:7 m5 B' l. X1 X/ {4 B# B( g6 T) t
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!
  I8 U: o; i* S; f; ^' H1 O/ P" j1 `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?
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。- n% }" H5 O; K/ O' p( ?+ _
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 1 o" ]0 w+ D" I4 n& {0 o- Z$ ]5 N
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。
! s0 _# [5 N9 v8 i! p  `! k2、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 + Y! }# k' ]! L/ G9 t2 b8 s9 l
7 f6 b  i' ~2 I1 Y7 g2 ?
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。
$ Z4 Q0 L& h! ~  j1 O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。
1 w" n$ n/ N& Z$ _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
) A  t5 D2 Y6 d/ i
' K, i* d( W( }2 i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  # |; X+ d3 X' g, l8 R4 k
1、回火460度,保温4h,是不是太长了?" b! [1 j( `% y: I
' Q) ^" m' A- n. {
疑问:+ D- N$ \8 P6 L$ P2 |
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!
9 ?" W+ T; w8 U9 H; G2、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?) a6 }2 A; e, c# @' P& ?, ^* j
小草包 发表于 2012-2-15 12:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
! A" g5 X# Z* I" g, {0 q

; u9 ^3 E" o8 s* W( \5 N1 Q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
; c! R! [1 @. \  u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  
+ n! {7 q% W( N0 r# p可否提供一下你提到的资料?
7 W+ t' h8 P$ U9 y小草包 发表于 2012-2-18 11:50 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
8 G  f' {* |( ?  d) ?
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
" _+ b# V1 @: p6 X  R7 g  u# K7 i7 ^8 M! L$ P8 c. X" z* E
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
- u' k( c3 i8 t% l# N9 u9 ~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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