鍛件形成橫向裂紋時內應力分布的特征是:表面受壓應力,離表面一定的距離應力發生劇變,由壓應力變為很大的拉應力。裂紋產生在拉應力峰值區域內,然后當內應力重新分布或鋼的脆性進一步增加時才蔓延到鍛件表面。橫向裂紋的特點是垂直于軸的方向。這類裂紋往往發生在未淬透的鍛件中,因為淬硬與未淬硬的過渡區有一個大的應力峰值,而且軸向應力大于切向應力。
鍛件因不能全部淬透,而且往往存在在較嚴重的冶金缺陷(如:氣泡、夾雜、鍛造裂紋、偏析、白點等),在熱處理應力作用下,以這些缺陷為裂紋的起點,緩慢擴張直到最后突然斷裂。另外在軋輥的橫斷實例中,往往在斷裂面上不能看出明顯的斷裂起點,這像刀切的一樣,這是較脆的材料在熱應力作用下引起斷裂的特征。
對鍛件來說,打中心孔并對表面和中心一起冷卻,可使拉應力的峰值移向中間層,數值也可大大降低,所以,這是防止橫斷的有效方法之一。然而打中心孔時往往會使冶金缺陷暴露到中心孔表面,亦有其不利之處。
鍛件的調質一般是在粗加工之后進行。減小熱處理時鍛件的厚度有利于心部得到良好的組織和性能,同時,具有光潔的表面才能通過超聲波探傷對鍛件內部質量做出早期判斷。但是經常生產容器的廠家已能有效地控制好內部質量,也可以直接進行毛坯調質,以便縮短生產周期。
奧氏體化溫度的選擇。鍛件的晶粒開始長大溫度約為970℃,高于1000℃晶粒尺寸會迅速增大,因此一般選擇870-950℃進行奧氏體化。為了提高厚壁鍛件的淬透性,有時也不得不適當地提高這一溫度。
淬火的冷卻。奧氏體化后的冷卻速度越大,獲得沖擊韌性最大值的回火條件越向高溫和長時間方向發展,而且沖擊韌性的水平也有提高。淬火時,特別注意到對底部的冷卻效果,必要時采用螺旋攪拌或噴射水,以加強這一部分的冷卻。
回火。關于回火參數的計算,文獻中多有報道,在此,應當把淬火后的回火、焊接的中間退火和焊后退火等不同時期的溫度和時間換算成在同一溫度不同當量保溫時間下的回火,然后再按此溫度及當量時間的總和計算出回火參數。
力學性能試樣的制備。試驗料是接受檢驗鍛件冶金質量的鑒證,它應在鍛件本體上切取。為了使試塊同鍛件內部的熱處理效果相一致,規定切取試塊的位置到鍛件端面至少應有一個壁厚的距離,也可用焊熱緩沖的方法來達到同樣的效果。
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