液壓馬達零件淬火裂紋原因

實踐中，往往根據(jù)淬火裂紋特征來判斷其產(chǎn)生的原因，從而采取措施預防其發(fā)生。

1)縱向裂紋

縱向裂紋又稱軸向裂紋，其開裂的走向大體平行于軸向，一般是沿著工件軸向方向由表面裂向心部的深度較大的裂紋。它往往在鋼件完全淬透情況下發(fā)生，并與鋼的碳含量、工件尺寸及原材料缺陷等因素有關。

從縱向裂紋方向看，裂紋應是切向拉應力作用引起而又常見于完全淬透的情況。因此，縱向裂紋是因淬火時組織應力過大，使最大切向拉應力大于該材料斷裂抗力而發(fā)生。

縱向裂紋也可能是由于鋼材沿軋制方向有嚴重帶狀夾雜物所致。該帶狀夾雜物所在處，在淬火切向拉應力的作用下促進裂紋發(fā)展而成為宏觀的縱向裂紋，這時如果把鋼材沿縱向截取試樣，分析其夾雜物，?？砂l(fā)現(xiàn)有帶狀夾雜物存在。

縱向裂紋也可能由于淬火前既存裂紋(如鍛造折疊、重皮或其他鍛造裂紋)在淬火時切向拉應力的作用下擴展而成。這時如果垂直軸線方向截取金相試樣觀察附近情況可以發(fā)現(xiàn)裂紋表面有氧化皮，裂紋兩側有脫碳現(xiàn)象。

實踐證明，工件的縱向開裂有明顯的“尺寸效應”。直徑小的工件，表面與心部溫差小，淬火應力也小，不易淬裂；直徑較大的工件表面層的熱應力較大，心部淬不透，故冷卻后心部受拉應力而表面受壓應力，也不易產(chǎn)生開裂。在兩者之間，在完全淬透情況下，工件有一個淬裂的“危險”尺寸，如碳素鋼在水淬時該尺寸一般為直徑8～15mm，而在油淬時該尺寸為直徑25～40mm。對尺寸處于此范圍的工件，應慎重選擇淬火方法和淬火介質。

2)橫向裂紋與弧形裂紋

橫向裂紋大體與工件軸向垂直，由內往外斷裂。橫向裂紋常發(fā)生于未淬透的大型軸類零件上，如軋輥、汽輪機轉子等均由熱應力所引起。這是由于在淬硬與未淬硬區(qū)之間的過渡區(qū)存在一個很大的軸向拉應力，其值超過材料的斷裂強度，即形成橫向裂紋。另外大鍛件往往存在著氣孔、夾雜物、鍛造裂紋和白點等冶金缺陷，這些缺陷作為斷裂的起點在軸向拉應力作用下也容易發(fā)生斷裂。

弧形裂紋也是由熱應力引起的，主要產(chǎn)生于工件內部或尖銳棱角、凹槽及孔洞附近，呈弧形分布

在尖銳棱角處的冷卻速度快，全淬透，在向平緩部位過渡時，同時也向未淬硬區(qū)過渡，此處出現(xiàn)最大拉應力區(qū)，因而出現(xiàn)弧形裂紋。由于銷孔或凹槽部位或中心孔附近的冷卻速度較慢，相應的淬硬層較薄，在淬硬過渡區(qū)附近拉應力也容易引起弧形裂紋。

3)表面網(wǎng)狀裂紋

這是一種分布在工件表面的深度較小的裂紋，其深度一般為0.01～1.5mm。裂紋分布方向與工件形狀無關，但與裂紋深度有關

4)剝離裂紋

剝離裂紋又稱表面剝落，裂紋平行于零件表面，如圖所示，主要發(fā)生在表面淬火件和化學熱處理件，一般是沿淬硬層或擴散層發(fā)生表面剝落。

5)顯微裂紋

前幾種裂紋都是宏觀內應力所致，而顯微裂紋是由微觀應力(第二類應力)造成的，這種裂紋需在顯微鏡下才能觀察到。顯微裂紋往往產(chǎn)生在原奧氏體晶界處或馬氏體片的交界處

研究表明，顯微裂紋多見于過熱的高碳鋼或滲碳件的片狀馬氏體中。顯微裂紋會顯著降低工件的強度、塑性等力學性能，威脅工件運轉的安全性并導致零件的早期斷裂。

應該指出，實際鋼件淬火裂紋的產(chǎn)生原因及分布形式是很多的，有時可能是幾種形式的裂紋交織在一起出現(xiàn)。遇到這種復雜情況，則應根據(jù)具體問題找出其產(chǎn)生原因，并確定有效的防止措施。

淬火開裂是由于淬火過程中產(chǎn)生的內應力過大造成的，此外，還有一些其他因素也會導致淬火裂紋產(chǎn)生。

1)原材料的冶金缺陷

原材料中往往存在一些冶金缺陷，如疏松、夾雜、白點、偏析及帶狀組織等，都可能成為產(chǎn)生淬火裂紋的根源。如鋼中大塊非金屬夾雜，與基體結合較弱，破壞基體金屬的連續(xù)性，并造成應力集中，淬火時易由此產(chǎn)生裂紋。

2)鍛造與軋制存在的缺陷

零件毛坯在鍛造與軋制過程中，由于鍛、軋工藝控制不當，可能形成裂紋或帶狀組織、過熱、過燒及表面嚴重脫碳等缺陷，這些缺陷均易導致淬火開裂。在顯微鏡下進行觀察時，往往發(fā)現(xiàn)這種裂紋兩側有高溫氧化現(xiàn)象，并有氧化物夾雜。從宏觀上看，裂紋面呈黑色，而淬火裂紋呈銀灰色，裂紋的兩側無脫碳現(xiàn)象。

3)熱處理工藝不當

以下幾種情況也易形成淬火裂紋。

(1)零件加熱溫度過高，則奧氏體晶粒粗大，淬火后馬氏體也粗大，使鋼變脆(尤其對高碳鋼)，且同樣冷卻時會使淬火應力增大，故易產(chǎn)生裂紋。

(2)加熱速度太快，則導熱性差的高合金鋼零件或形狀復雜、尺寸較大的零件均易產(chǎn)生裂紋。

(3)在Ms以下冷卻過快。

(4)未及時回火。

(5)雙介質淬火時出水或出油溫度掌握不當。