精密鋼管及小型無縫鋼管在熱處理過程中所產(chǎn)生的裂紋,通常是由于熱處理的溫度、加熱方法和冷卻方式等不恰當(dāng)引起的。常見的熱處理裂紋有淬火裂紋、回火裂紋和磨削裂紋,正確認(rèn)識裂紋產(chǎn)生原因及防止辦法能提高精密鋼管及無縫鋼管的熱處理效果。
眾所周知,無縫鋼管淬火時所需的必要條件為:鋼材所必須的淬火溫度和淬火時的冷卻速度。例如,當(dāng)淬火的鋼材為碳素鋼時,鋼的淬火溫度約為800~850℃,在此溫度時應(yīng)快速冷卻,低于這個溫度就不可能獲得必須的淬火硬度,但是另一方面,又可能會有淬火裂紋的出現(xiàn)。為了既獲得淬火時的效果又不至于產(chǎn)生裂紋,就必須注意以下兩點:一是鋼在轉(zhuǎn)變點(Ar')以上,應(yīng)以極快的冷卻速度進行冷卻;二是鋼在轉(zhuǎn)變點(Ar")開始即所謂的“危險區(qū)域”范圍內(nèi)時應(yīng)緩慢冷卻。
熱處理無縫鋼管在淬火過程中的裂損情況一般可歸納為三種,即淬火裂紋、回火裂紋和磨削裂紋。下面分別概述它們的形成原因及防止辦法。
淬火裂紋是在無縫鋼管淬火過程中,所產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象。
是由于鋼在硬化時的組織應(yīng)力即奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時所產(chǎn)生的應(yīng)力超過鋼的抗張強度時發(fā)生的一種裂損現(xiàn)象。具體原因為:
1.鋼管在淬火冷卻過程中,鋼的內(nèi)部未經(jīng)淬透,當(dāng)內(nèi)外溫差很大時,就中斷了冷卻從而產(chǎn)生裂紋;
2.無縫鋼管表面有嚴(yán)重的缺陷,淬火時易產(chǎn)生裂紋;
3.淬火以后,未立即進行回火而是長時期的擱置也易產(chǎn)生裂紋;
4.由于第一次淬火不符合要求,重復(fù)淬火之前未進行退火處理易產(chǎn)生裂紋;
5.當(dāng)淬火的無縫鋼管幾乎完全冷透的瞬間易產(chǎn)生裂紋;
6.無縫鋼管從淬火液中取出之后易產(chǎn)生裂紋;
1.無縫鋼管的形狀較為復(fù)雜,裂紋易發(fā)生在斷面厚薄不勻處;
2.鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織發(fā)生偏析的部分;
3.無縫鋼管有尖角、鉆孔或凹穴處。
1.當(dāng)無縫鋼管淬火冷卻時,在冷透之前不中斷冷卻,尤其是在馬氏體開始轉(zhuǎn)變到轉(zhuǎn)變終了之間,應(yīng)緩慢冷卻;
2.采用熱浴淬火法和等溫淬火法;
3.應(yīng)把無縫鋼管的尖角、孔眼或凹穴處用耐火粘士、金屬絲或石棉線等纏繞包好;
4.淬火后應(yīng)立即進行回火;
5.當(dāng)無縫鋼管需要進行二次或三次反復(fù)淬火時,中間必須有退火的工序。
回火裂紋是已經(jīng)淬火硬化后的鋼在進行回火處理時所發(fā)生的開裂現(xiàn)象。碳素鋼不易產(chǎn)生回火裂紋,高速鋼易產(chǎn)生回火裂紋。
1.回火過程中加熱速度過快,易產(chǎn)生裂紋;
2.鋼的表面尚留有脫碳層,在回火過程中,鋼的中心部分殘留奧氏體已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而進行膨脹,但是脫碳部分因含碳量少不能發(fā)生轉(zhuǎn)變,結(jié)果由于內(nèi)部轉(zhuǎn)變發(fā)生膨脹使表面層承受過大的張力,以致產(chǎn)生龜裂即回火裂紋。
1.在回火加熱和冷卻時采用緩冷的方法;
2.如果無縫鋼管的表面有脫碳層時,必須先去除脫碳層后才可進行回火。
是由于用砂輪磨削時持續(xù)的時間過長,因而無縫鋼管表面產(chǎn)生較高的溫度,如果磨削溫度達到200~300℃時,裂紋便在冷卻過程中自然顯現(xiàn)出來。
1.主要原因是砂輪磨削表面時表層溫度達150~200℃,使鋼的表面組織發(fā)生“回火”即鋼的表面淬火馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織,這種轉(zhuǎn)變使鋼的表面體積收縮,而鋼的內(nèi)部不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變體積也不產(chǎn)生變化,這種表層收縮而內(nèi)部不收縮產(chǎn)生的局部龜裂紋就被稱為“第一次磨削裂紋”;
2.次要原因是砂輪磨削表面時表層溫度達300℃左右時,表層“回火馬氏體”組織轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w組織,使表層產(chǎn)生收縮,而產(chǎn)生裂紋即“第二次磨削裂紋”。
1.當(dāng)無縫鋼管要進行磨削加工之前,可預(yù)先以200℃左右的溫度進行回火以防止“第一次磨削裂紋”,或中間以300℃的溫度進行回火以防止“第二次磨削裂紋”。
2.對含碳量比較高的鋼,應(yīng)使碳化物進行球狀處理后再磨削加工。
熱處理過程中裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因及防止辦法就根據(jù)無縫鋼管及精密鋼管的成分、用途、形狀等區(qū)別對待并正確運用,才能提高熱處理的最終效果。