高碳马氏体钢球采用超音频感应退火设备进行淬火,产生开裂缺陷的原因及其改进工艺

日期:2018-11-20 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

高碳马氏体钢球采用超音频感应退火设备进行淬火,产生开裂缺陷的原因及其改进工艺

钢球是球磨机的重要零件,其材料为T7或T8钢。球磨机钢球要求耐磨性高,并且韧性良好,钢球表面硬度>60HRC。某厂生产直径为120mm钢球,通常采用锻后余热淬火处理,锻造温度为1050℃,终锻温度为850℃,随后钢球淬入40-60℃水中。生产中发现,该方式处理的钢球超过50%出现裂纹开裂失效,严影响产品质量和经济效益。 

开裂钢球宏观检验发现,原材料方坯断面平整,呈脆断特征;工件断裂面位于钢球中心部位;钢球中心线上裂纹平直,上下两方向裂纹线为弧状;断面中间发现木纹状断口,距表面20mm部位断口平齐,有金属光泽,呈晶粒粗大脆性断口特征。扫描电镜微观观察断口形貌,开裂钢球微观断口为解理断口形貌;而距表面20mm区域,以脆性断裂为主,并有少量韧性断裂。另一断裂钢球观察发现,断面附近出现裂纹,局部断口呈棕红色,其断裂方式为沿晶断裂.其晶粒十分粗大。这表明钢球锻造加热中,存在热脆或过烧缺陷

分析认为,钢球淬火开裂与锻造及热处理工艺密切相关。锻造加热时间或温度控制不当,造成钢球过热或过烧,故晶粒粗大,工件韧性下降。另一方面,直径120mm钢球中心部位锻造变形小,冷却速度也较小,因而该部位再结晶晶粒粗大,造成钢球裂纹断裂最易先在中部发生。从热处理工艺分析,由于进行锻后余热淬火,钢球未进行球化退火处理,故晶粒粗大,并存在带状组织,同时,淬火马氏体中碳含量很高,锻后淬火中入水温度偏高,使钢球淬火应力增大。分析认为,直径120mm钢球采用水冷淬火,温度分布很不均匀,形成很高的组织应力,其表面呈压应力状态,内部为拉应力,内部拉应力是造成工件断裂的主要原因。此外,钢球水淬冷却能力强,且工件内层状组织粗大,接近心部处存在较硬的组织,使工件心部韧性差,存在裂纹开裂隐患。工件生产中淬火后未及时回火,淬火后应力很高而没有得到消除和释放,从而导致钢球开裂损坏。 

综上分析,提出高碳马氏体钢球防止开裂工艺改进措施如下:   

(1)锻造。加大锻造比,严格锻造工艺控制,防止锻后心部组织粗大。   

(2)在用超音频感应加热设备进行淬火前,应增加球化退火,细化组织,使工件淬火后呈细针状(细片状)马氏体,防止淬火后产生粗大组织。   

(3)降低钢球淬火入水温度,提高出水温度,可使工件淬火应力明显减小和缓和。   

(4)淬火后及时回火,消除淬火应力,稳定组织,进一步去除工件产生开裂的隐患。   

小编简单的讲述了高碳马氏体钢球淬火开裂的原因以及工艺改进,许多采用上述工艺改进后,钢球淬火开裂失效现象消除,工件热处理后质量优良,生产运行良好。小编也希望您在看看本文的理论知识后,及时应用到工作中去,生产出高质量的高碳马氏体钢球。