淬火斷裂。
42CrMo鋼，其淬透性較高，調質處理后綜合力學性能優良，是各類傳動軸的首選材料之一。包括《熱處理手冊》在內的權威資料給出的調質熱處理工藝都採用油作為淬火冷卻介質，然而一些尺寸較大的軸採用油淬火後有時會出現斷裂成數段的現象，其產生原因又莫衷一是，無法做出準確判斷並採取有效措施，給企業造成很大的經濟損失。
基本介紹
- 中文名：淬斷
- 含義：淬火斷裂
- 舉例：42CrMo鋼
- 可能原因：冷卻過程
- 領域：工程技術
新工藝,分析與討論,
新工藝
從軸的斷口形貌推斷：開裂可能主要是冷卻過程造成的，而與其他因素關係不大。裂紋源於軸的徑向心部、軸向中部，在冷卻過程中或結束後，軸的心部殘留了巨大的拉應力，當超過材料心部的強度後形成裂紋並迅速擴張，造成開裂。
新工藝的淬火溫度降低為820℃，無需預冷即可進行水-空交替控時淬火，這樣可大大減小淬火應力。採用新工藝淬火後，軸的表面硬度能達到423HBW，因此，回火溫度比傳統工藝更高，軸的應力也會更小。而且，採用新工藝淬火，變形小，無污染，也便於操作。
分析與討論
熱處理過程是加熱、保溫和冷卻過程的有機結合，對於加熱和保溫階段，現有的控制手段和精度都是易於控制和觀測的，而對於冷卻過程，則一直是熱處理界研究和實踐所欠缺的，冷卻過程不受重視或缺乏手段是客觀存在的。
上述42CrMo軸的開裂缺陷是在冷卻過程中或冷卻結束時產生的，對於淬火件來說，只有在最大拉應力存在和作用的部位，才有致裂的可能性和危險性。從裂紋的部位看，裂紋正好位於軸向中部和徑向心部，是軸向和徑向拉應力最大的部位。軸出爐入油淬火後，一直在油中冷卻2h左右，該冷卻過程大體可分為三個階段：第一階段表面與淬火油的溫差很大，溫度很快降低，而心部則靠熱傳導傳熱，溫度降低得慢，因此表面收縮得快、收縮量大，心部收縮得慢、收縮量小，因收縮量不同內外產生相互作用力，表面因受心部抵制而脹大，產生拉應力，而心部相反，產生壓應力；第二階段繼續冷卻，應力增大到一定值時，因軸溫度較高，材料的屈服強度較低，會產生塑性變形，鬆弛一部分彈性應力，而且表面溫度已降得較低，收縮量減小，而此時心部溫度還高，收縮量大，這樣內外相互脹縮的牽製作用減少，應力減小至零；繼續冷卻進入第三個階段，表面的溫度已接近淬火油的溫度，強度很高，基本上不會收縮，而心部溫度還較高，會繼續收縮，心部的收縮會受到表面持續的抑制，心部產生拉應力的持續作用，而表面是壓應力。當拉應力超過材料斷裂強度時，心部產生裂紋並迅速擴展，這樣就最終導致軸的斷裂。
淬火冷卻介質本身的冷卻特性對淬火斷裂的影響也很大。L－AN32全損耗系統用油的特性溫度較低，只有470℃左右，油的最大冷卻速度也遠低於水，其冷卻速度過慢，無法繞開珠光體轉變區，有效截面較大的42CrMo軸，表面沒有淬火成馬氏體組織；而且其閃點僅150℃左右，易於燃燒，在冷卻過程中也不可能出油停止冷卻，整個冷卻時間又過長，表面已冷至室溫還繼續冷卻，這樣形成的殘留應力就很大。最終用L－AN32全損耗系統油冷卻結束後，軸的殘留應力狀態表現為熱應力型的特點。另外，淬火斷裂軸的碳及合金含量較高，會使導熱性降低，如果存在一定程度的偏析則會在局部加劇這種情況，使內應力加大，這也是導致軸開裂的因素之一。
採用新工藝，一方面是淬火加熱溫度降低後，減小了軸表面和心部的溫差，減少了熱應力的作用；另一方面通過水-空交替控時淬火即能使冷卻曲線繞過珠光體轉變區，達到淬硬的目的。本例尺寸的軸淬火硬度可達423HBW，又能快慢速冷卻結合，減小內應力，特別是軸表面在200℃左右時停止水冷，消除了前述第三階段造成殘留應力的情況，這對消除淬火開裂起到了很好的抑制作用。
