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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
/ w0 C7 Q- E7 Y! F( u4 b6 t, ~3 R$ g! J5 h7 p; V: Z
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?3 K& s" B6 g4 r  T2 N+ B, }
步骤:1、镦头——温度控制在800-900度,采用高频炉加热,后镦头
! l/ X4 C" ?0 m9 r: ?7 D      2、退火:860度保温3-4h,500度出炉冷却室温. Z) {) F: M$ g/ n( }1 D
      3、加工成型9 I2 [4 |( |, l, z
      4、淬火:1040度和回火温度460度! W# F1 k/ z! 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:
0 @8 S/ k" y; |) a; g5 o1、检查一下退火组织是否是球化组织?
/ a+ T8 `0 n/ s2 X% v/ J2、淬火后连接处有没有裂纹?9 z+ Z2 w* b: m" B6 h# I+ }0 D
3、淬火后有没有立即回火,如间隔时间长的话会产生裂纹。: L) C% q; a3 t4 y+ F4 @
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。: [8 m! @3 U  i: K  Y7 i
5、连接处的过渡圆角是否可以适当增加以减少应力集中?" j) M) l3 }8 m1 ?; i$ j
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 % b0 r0 i+ z% u/ V. E8 {, Y
1、回火460度,保温4h,是不是太长了?
; F4 }/ N: h$ ?6 s9 w2 g/ N" C6 N6 J' J
疑问:
1 f4 y. c9 X: l/ e9 W2 V5 s1、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 M' ^0 C* P3 Q: C2、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。
1 u% E: i, q2 H4 C2 ~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 & {2 f4 x2 |2 x$ ^3 x
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。) M" I. c. Y" E$ q
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?
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
1 ?% ^6 O! F  N: m2 {# ?6 G! A$ n) D7 G5 B/ v
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。
% c& \0 Q5 n( v; l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。
) u1 F' ~: y: h% ~# F; U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 2 K& w# R: g/ p; }, c
9 s. d$ Z7 s/ Y- [1 _! K; F# ]
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  
  K& Q# V6 M( s" a  u9 A1、回火460度,保温4h,是不是太长了?9 u9 C/ z( ]/ C! h

+ t$ e. G" ^. ]! ~2 x8 }; C9 A3 M' B疑问:
9 l& \% G/ Q5 z1、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!
- S2 D. [! j+ V# [( I, [# K2、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?* |% m1 v/ `! c( R* F& b
小草包 发表于 2012-2-15 12:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
: B3 h. ?  k& [4 a6 a
1 E) |4 w/ b# Y. B. m( 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
) h  h  s/ m  E1 G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  & f  g3 U: W* A
可否提供一下你提到的资料?' J. P( S( n7 h9 u& m" M. o
小草包 发表于 2012-2-18 11:50 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

- i, d# O+ D. O# X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 # N* x* f9 ?1 p9 G# A, z) {1 G6 ?

/ T: N9 m; f( s( {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   {/ K% I( K6 s) v( o+ K7 x
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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