预防淬火裂纹的方法-材料的合理选择

淬火裂纹一旦发生，绝大多数情况下将造成零件的报废，因而预防淬火裂纹的产生有着重要的经济意义。

预防工作应该从产品设计抓起。设计者应正确的选择材料、合理地进行结构设计、提出恰当热处理技术要求。零件设计完成后，热处理工艺人员要对图样进行工艺性审查。最后工艺人员要全面分析，妥善安排工艺路线。热处理工艺人员要正确制定热处理工艺，选择加热温度、保温时间、加热介质、冷却介质和冷却方法，以及操作要点，现场施工技术员要进行工艺验证，操作者要正确执行工艺，正确进行操作。

为了预防淬火裂纹的产生，设计者应依据产品的工作条件（受力的类型和大小，温度的高低，周围的介质等）、使用要求、零件的截面尺寸，正确地选择材料，合理的提出热热处理技术要求，在结构设计上，尽量满足热处理工艺性要求。

模具钢材选择是一个复杂的课题。对于大批量重要零件的材料选择，应由材料工程师和设计师联合进行。

模具钢材的选用主要从技术性和经济性两个方面进行分析。

所谓经济性，一般是指从价值工程观点出发，在满足性能要求的前提下，应选择价格便宜、工艺性好、不易淬裂的钢种。当然，对于重要零件，从使用期和安全性出发，选用较贵的材料也是许可的。要经过综合分析对比做出选择。同时，还必须将材料费用、加工费用，以及管理费用结合起来，即总的制造费用是最低的。

技术性主要指零件的服役性能和工艺性能两方面。属于零件服役条件的要求，最基本的是零件受力状态，以及所需要的力学性能：如拉伸抗力、疲劳抗力、耐磨抗力、冲击抗力、耐蚀抗力等，也就是说，通过热处理后可使零件满足上述一项或几项要求。此外为了加工和热处理，材料应有较好的加工性，热处理性能要好，易于淬火，变形小，淬裂倾向性小。

技术性和经济性二者常常是矛盾的，必须综合分析确定。

在工艺上一个重要因素就是尽量减小淬裂倾向。在满足经济性和技术性以后，就要考虑材料的淬裂倾向。从减小淬裂倾向出发，应注意以下问题。

碳是影响淬裂倾向的一个重要因素。碳含量提高，Ms点降低，淬裂倾向增大，在满足基本性能如硬度、强度的条件下，尽量选用较低的碳含量。随着含碳量的降低，钢不产生裂纹的临界直径可以增大。当碳的质量分数低于0.3%以下时，在各种截面尺寸下均不易淬裂。

合金元素对淬裂倾向的影响主要体现在对淬透性、Ms点，晶粒度长大倾向、脱碳的影响上。

合金元素通过对淬透性的影响，从而影响到淬裂倾向。一般来说，这种影响有两个方面。一方面，淬透性增加，淬裂性增加；另一方面，淬透性增加，www.hongchao-dg.cn可以选用冷却能力弱的淬火介质和减少淬火变形的方法（如等温淬火、分级淬火等）来防止复杂零件的变形与开裂。例如用Cr12MoV，W18Cr4V、4Cr5W2Si等钢采用油淬、硝盐浴淬火以及空冷淬火等可以达到硬化。对于形状复杂的工模具，为了避免淬火开裂，选择淬透性较好的钢，并用冷却能力弱的淬火介质是一个较好的方案。

合金元素对Ms的影响较大，一般来说，Ms越低的钢，淬火倾向越大。当Ms点高时，相变生成的马氏体可能立刻被自回火，从而消除一部分相变应力，可以避免发生淬裂。当硕含确定以后，应该选用少量的合金元素，或者含对Ms点影响较小的元素的钢种。

选择模具钢材时，还应考虑过热敏感性。过热敏感的钢，容易产生裂纹。所以选择材料应该引起重视。采用铝铁合金脱氢，或钢中含有钒、钛、铌等元素的钢其过热倾向较小。

脱碳不仅使零件力学性能如硬度、强度、耐磨性和疲劳强度下降，而且脱碳层中残存较大的拉应力，导致淬火裂纹或磨削裂纹。钢材的脱碳敏感性与化学成分有关。钢中碳含量增高，特别是硅、硼、铝等元素含量较高时，容易脱碳。

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