《金屬熱處理缺陷分析及案例》課件(完整版)

1、金屬熱處理缺陷金屬熱處理缺陷分析及案例分析及案例兵裝集團(tuán)兵裝集團(tuán)20102010年大規(guī)模專業(yè)培訓(xùn)年大規(guī)模專業(yè)培訓(xùn) 第一部分：第一部分： 常見熱處理缺陷的特征、產(chǎn)生原因、常見熱處理缺陷的特征、產(chǎn)生原因、危害性和預(yù)防措施。危害性和預(yù)防措施。 第二部分：第二部分： 熱處理質(zhì)量全面控制體系。熱處理質(zhì)量全面控制體系。 第三部分：第三部分： 典型熱處理缺陷案例分析。典型熱處理缺陷案例分析。 第四部分：第四部分： 總結(jié)復(fù)習(xí)總結(jié)復(fù)習(xí)第一章、熱處理缺陷概述：第一章、熱處理缺陷概述： （一）、含義：（一）、含義： 指在熱處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生指在熱處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的使零件失去使用價(jià)值或不符合的使零件失去使用價(jià)值或不

2、符合技術(shù)條件要求的各種不足，以及技術(shù)條件要求的各種不足，以及使熱處理以后的后序工序使熱處理以后的后序工序工藝性工藝性能變壞或降低使用性能能變壞或降低使用性能的熱處理的熱處理隱患。隱患。（二）、分類：（二）、分類：1、按缺陷的性質(zhì)分類：、按缺陷的性質(zhì)分類：有裂紋、變形、殘余應(yīng)有裂紋、變形、殘余應(yīng)力、組織不合格、性能不合力、組織不合格、性能不合格、脆性及其他（如表格、脆性及其他（如表1 11 1所示）。所示）。2 2、按照危害程度分類：、按照危害程度分類：（1 1）、）、第一類熱處理缺陷第一類熱處理缺陷：最危險(xiǎn)缺陷如最危險(xiǎn)缺陷如裂紋裂紋，其中最，其中最主要是主要是淬火裂紋淬火裂紋，其次加熱，其次加

3、熱裂紋、延遲裂紋、冷處理裂裂紋、延遲裂紋、冷處理裂紋、回火裂紋、時(shí)效裂紋、紋、回火裂紋、時(shí)效裂紋、磨削裂紋和電鍍裂紋等。磨削裂紋和電鍍裂紋等。（2）、第二類熱處理缺陷：）、第二類熱處理缺陷：3、熱處理缺陷產(chǎn)生原因：、熱處理缺陷產(chǎn)生原因： 概括為：熱處理前、熱處理中和熱處理后。概括為：熱處理前、熱處理中和熱處理后。 熱處理前：設(shè)計(jì)不良、原材料或毛坯缺陷。熱處理前：設(shè)計(jì)不良、原材料或毛坯缺陷。 熱處理中：工藝不當(dāng)、操作不當(dāng)、設(shè)備和熱處理中：工藝不當(dāng)、操作不當(dāng)、設(shè)備和環(huán)境條件不合適。環(huán)境條件不合適。 熱處理后：磨削裂紋、磨削燒傷、磨削淬熱處理后：磨削裂紋、磨削燒傷、磨削淬火、電火花加工裂紋、電鍍或酸

4、洗脆性；火、電火花加工裂紋、電鍍或酸洗脆性；應(yīng)力集中過大裂紋、溫度過高裂紋或變形應(yīng)力集中過大裂紋、溫度過高裂紋或變形等。等。(二二)、熱處理缺陷分析方法：、熱處理缺陷分析方法： 1 1、熱處理缺陷的影響：直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、熱處理缺陷的影響：直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能和安全，所以準(zhǔn)確分析和判斷十使用性能和安全，所以準(zhǔn)確分析和判斷十分重要。分重要。 2 2、分析方法：斷口分析、分析方法：斷口分析( (裂源位置、擴(kuò)展裂源位置、擴(kuò)展方向、斷裂性質(zhì)和方式方向、斷裂性質(zhì)和方式) )、化學(xué)分析、化學(xué)分析( (材料材料成分、沉積物、氧化物成分、沉積物、氧化物) )、金相分析、金相分析( (晶粒、晶粒、組織、晶

5、界組織、晶界) )、力學(xué)性能試驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)( (硬度、拉伸、硬度、拉伸、沖出、疲勞斷裂韌度沖出、疲勞斷裂韌度) )、驗(yàn)證試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)( (原工藝原工藝和改進(jìn)工藝對(duì)比和改進(jìn)工藝對(duì)比) )、綜合分析、綜合分析( (得出缺陷產(chǎn)得出缺陷產(chǎn)生的幾種主要原因，提出改進(jìn)措施生的幾種主要原因，提出改進(jìn)措施) )。 ( (一一) )、產(chǎn)生原因：內(nèi)應(yīng)力作用下發(fā)、產(chǎn)生原因：內(nèi)應(yīng)力作用下發(fā)生，最終斷裂。條件是內(nèi)應(yīng)力脆生，最終斷裂。條件是內(nèi)應(yīng)力脆斷強(qiáng)度。斷強(qiáng)度。 ( (二二) )、斷裂類別：、斷裂類別： 1 1、裂紋按擴(kuò)展程度、裂紋按擴(kuò)展程度：（失穩(wěn)）：（失穩(wěn)）可發(fā)可發(fā)展裂紋、阻斷裂紋（不斷裂）。展裂紋、阻斷裂紋

6、（不斷裂）。 2 2、斷裂：脆性斷裂和韌性斷裂。多、斷裂：脆性斷裂和韌性斷裂。多數(shù)為脆性斷裂（斷口灰亮色）數(shù)為脆性斷裂（斷口灰亮色） 1、淬火目的：強(qiáng)化鋼件，獲得、淬火目的：強(qiáng)化鋼件，獲得M。 2、類別：縱向裂紋、橫向裂紋、網(wǎng)狀裂、類別：縱向裂紋、橫向裂紋、網(wǎng)狀裂紋和剝離裂紋，最常見的是縱向裂紋紋和剝離裂紋，最常見的是縱向裂紋（軸向裂紋）且常出現(xiàn)于完全淬透的工（軸向裂紋）且常出現(xiàn)于完全淬透的工件上。件上。 3、縱向裂紋的原因：、縱向裂紋的原因： 碳量增加、材質(zhì)（夾雜物、碳化物）、碳量增加、材質(zhì)（夾雜物、碳化物）、尺寸、形狀（管件內(nèi)壁）和淬火加熱溫尺寸、形狀（管件內(nèi)壁）和淬火加熱溫度高。度高。4

7、、淬火裂紋原因：、淬火裂紋原因： A、冶金因素：、冶金因素： （1）材料質(zhì)量：冶金缺陷擴(kuò)展成淬火裂紋。）材料質(zhì)量：冶金缺陷擴(kuò)展成淬火裂紋。 （2）、化學(xué)成分：）、化學(xué)成分：、碳量超高，傾向越大。、碳量超高，傾向越大。、合金元素：雙向作用。、合金元素：雙向作用。 （3）、原始組織：粗大組織或魏氏組織傾向、原始組織：粗大組織或魏氏組織傾向大。球狀組織傾向小。大。球狀組織傾向小。 B、零件尺寸和結(jié)構(gòu)：、零件尺寸和結(jié)構(gòu)： （1）、截面尺寸過大或過小不易淬）、截面尺寸過大或過小不易淬裂。裂。 （2）、截面突變處：淬裂傾向大。）、截面突變處：淬裂傾向大。C、工藝因素：、工藝因素： （1 1）、加熱：加熱溫

8、度升高，淬裂傾向）、加熱：加熱溫度升高，淬裂傾向大；保溫時(shí)間長，傾向大；加熱爐（選大；保溫時(shí)間長，傾向大；加熱爐（選用真空或電爐）。用真空或電爐）。 （2 2）、冷卻：）、冷卻：MsMs點(diǎn)以上冷卻時(shí)不易淬裂，點(diǎn)以上冷卻時(shí)不易淬裂，在在MsMs點(diǎn)以下時(shí)易淬裂（但若緩慢冷卻，點(diǎn)以下時(shí)易淬裂（但若緩慢冷卻，也不易淬裂）。也不易淬裂）。 防止淬裂措施：防止淬裂措施：M M等溫淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火、分級(jí)淬火、水水- -油淬火、水空氣雙液淬火。油淬火、水空氣雙液淬火。5、預(yù)防淬火裂紋的方法、預(yù)防淬火裂紋的方法 （1）、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。）、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。 （2）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： C、加熱參數(shù)

9、合理：、加熱參數(shù)合理： （1）、介質(zhì)：真空、保護(hù)氣氛、電）、介質(zhì)：真空、保護(hù)氣氛、電阻、鹽浴、火焰爐淬裂傾向逐漸增大。阻、鹽浴、火焰爐淬裂傾向逐漸增大。 （2）、加熱速度：對(duì)碳素鋼、低合）、加熱速度：對(duì)碳素鋼、低合金鋼和中合金鋼可較快速度加熱；對(duì)金鋼和中合金鋼可較快速度加熱；對(duì)高碳高合金鋼要合適；對(duì)大、復(fù)雜的高碳高合金鋼要合適；對(duì)大、復(fù)雜的高錳鋼、不銹鋼、高速鋼和高碳合金高錳鋼、不銹鋼、高速鋼和高碳合金鋼采用限制加熱速度或預(yù)熱法。鋼采用限制加熱速度或預(yù)熱法。 （4）、保溫時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)公式為）、保溫時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)公式為 、雙介質(zhì)淬火：先強(qiáng)冷后弱冷，、雙介質(zhì)淬火：先強(qiáng)冷后弱冷，如水油、水空、鹽水油、油空

10、如水油、水空、鹽水油、油空氣、堿空氣。氣、堿空氣。 、三介質(zhì)淬火：適用于形狀復(fù)雜、三介質(zhì)淬火：適用于形狀復(fù)雜、變形要求嚴(yán)格的零件如碳素鋼零件。變形要求嚴(yán)格的零件如碳素鋼零件。 （3 3）、分級(jí)淬火：快冷至）、分級(jí)淬火：快冷至MsMs點(diǎn)上保溫點(diǎn)上保溫后空冷。如截面大、易變形開裂的高后空冷。如截面大、易變形開裂的高碳、高速鋼等，應(yīng)采用碳、高速鋼等，應(yīng)采用2 2次或次或3 3次的逐次的逐級(jí)分級(jí)淬火。級(jí)分級(jí)淬火。 （4 4）、馬氏體等溫淬火：冷卻至）、馬氏體等溫淬火：冷卻至MsMs點(diǎn)點(diǎn)下下5050100100度等溫保持。一般用油淬。度等溫保持。一般用油淬。 （5 5）、薄殼淬火：即表層淬火。）、薄殼淬

11、火：即表層淬火。 （6 6）、間斷淬火：水空水空）、間斷淬火：水空水空水冷至室溫。此外還有淺冷淬火和局水冷至室溫。此外還有淺冷淬火和局部淬火。部淬火。E、淬火介質(zhì)合適：、淬火介質(zhì)合適： 水：簡(jiǎn)單碳鋼件或低淬透性零件。水：簡(jiǎn)單碳鋼件或低淬透性零件。 鹽水：冷速比水快，但開裂傾向小于鹽水：冷速比水快，但開裂傾向小于水。水。 堿水：與油相似，用于淬透性較差的堿水：與油相似，用于淬透性較差的碳鋼件，變形小、開裂小。碳鋼件，變形小、開裂小。 油：有普通、快速、等溫油。油：有普通、快速、等溫油。 聚合物溶液：有聚乙烯醇（聚合物溶液：有聚乙烯醇（PVA）和）和聚二醇（聚二醇（PAG）。）。 F F、其它措施

12、：、其它措施： 及時(shí)回火。局部包扎。及時(shí)回火。局部包扎。 （六）、其它熱處理裂紋：（六）、其它熱處理裂紋： 回火裂紋：多出現(xiàn)于高速鋼或高合金工回火裂紋：多出現(xiàn)于高速鋼或高合金工具鋼。具鋼。 冷處理裂紋：高速鋼刀具、工模具冷至冷處理裂紋：高速鋼刀具、工模具冷至8080度以下的淬火處理時(shí)易出現(xiàn)裂紋。度以下的淬火處理時(shí)易出現(xiàn)裂紋。 時(shí)效裂紋：高溫合金多。時(shí)效裂紋：高溫合金多。 磨削裂紋：出現(xiàn)于淬硬工具鋼或經(jīng)滲碳、磨削裂紋：出現(xiàn)于淬硬工具鋼或經(jīng)滲碳、碳氮共滲并淬火的零件。碳氮共滲并淬火的零件。 電鍍裂紋：由于內(nèi)應(yīng)力引起應(yīng)力腐蝕裂電鍍裂紋：由于內(nèi)應(yīng)力引起應(yīng)力腐蝕裂紋。紋。第三章熱處理變形第三章熱處理變形

13、 一、產(chǎn)生原因：熱處理應(yīng)力引起。一、產(chǎn)生原因：熱處理應(yīng)力引起。 二、對(duì)質(zhì)量影響最大：淬火變形。二、對(duì)質(zhì)量影響最大：淬火變形。 三、類別：三、類別：尺寸變化尺寸變化和和形狀畸變形狀畸變。 四、影響因素：四、影響因素： 1、成分、成分(Mn、Cr、Si、Ni、Mo、B等等降低降低Ms點(diǎn)，減小淬火變形點(diǎn)，減小淬火變形)。 工業(yè)上應(yīng)用：微變形鋼（含較多的工業(yè)上應(yīng)用：微變形鋼（含較多的Si、W、V等合金元素）。等合金元素）。2、組織和應(yīng)力狀態(tài)：、組織和應(yīng)力狀態(tài)： （1）、粒狀組織變形小，片狀較大，條）、粒狀組織變形小，片狀較大，條狀變形最大。狀變形最大。組織愈均勻，變形越小組織愈均勻，變形越小。 （2）

14、、應(yīng)力集中越嚴(yán)重，則變形傾向越）、應(yīng)力集中越嚴(yán)重，則變形傾向越大。大。 （3）、形狀愈不對(duì)稱，或冷卻的不均勻）、形狀愈不對(duì)稱，或冷卻的不均勻性愈大，淬火后變形也愈明顯。性愈大，淬火后變形也愈明顯。 （4）、工藝參數(shù)：不均勻加熱，加熱溫）、工藝參數(shù)：不均勻加熱，加熱溫度（組織應(yīng)力小、熱應(yīng)力大），冷卻速度（組織應(yīng)力小、熱應(yīng)力大），冷卻速度（越快度（越快內(nèi)應(yīng)力越大內(nèi)應(yīng)力越大變形越大）。變形越大）。3、化學(xué)熱處理：、化學(xué)熱處理： （1 1）、高溫處理如）、高溫處理如滲碳滲碳，工件變形較大；，工件變形較大； （2 2）、低溫處理如滲氮）、低溫處理如滲氮, ,工件變形較小。工件變形較小。 二、全面質(zhì)量控制的各環(huán)節(jié)：二、全面質(zhì)量控制的各環(huán)節(jié)：（四）、熱處理后質(zhì)量控制：（四）、熱處理后質(zhì)量控制：案例分析案例分析 一、基本知識(shí)點(diǎn)：一、基本知識(shí)點(diǎn)： 1、熱處理缺陷直接影響、熱處理缺陷直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能和安全安全。2 2、熱處理缺陷中最危險(xiǎn)的是：熱處理缺陷中最危險(xiǎn)的是：。有：淬火。有：淬火裂紋、延遲裂紋、冷處理裂紋、裂紋、延遲裂紋、冷處理裂紋、回火裂紋回火裂紋、時(shí)時(shí)效裂紋效裂紋、磨