Fissures de trempe courantes et mesures préventives

1. fissures longitudinales

La fissure est axiale et a une forme mince et longue. Lorsque la matrice est complètement trempée, c'est-à-dire une trempe sans centre, le centre est transformé en Martensite trempée avec le plus grand volume spécifique, générant une contrainte de traction tangentielle. Plus la teneur en carbone de l'acier à matrice est élevée, plus la contrainte de traction tangentielle générée est importante. Lorsque la contrainte de traction est supérieure à la limite de résistance de l'acier, des fissures longitudinales se forment. Les facteurs suivants exacerbent encore la génération de fissures longitudinales:

(1) L'acier contient une grande quantité d'impuretés nocives à bas point de fusion telles que S, P, Bi, Pb, Sn, As, etc. Lors du laminage du lingot d'acier, il présente une distribution de ségrégation longitudinale sévère le long du sens de roulement, qui est sujette à la concentration de contraintes et à la formation de fissures longitudinales de trempe, Ou les fissures longitudinales formées par un refroidissement rapide des matières premières après laminage ne sont pas traitées et retenues dans le produit, ce qui entraîne la dilatation des fissures finales de trempe et la formation de fissures longitudinales;

(2) Les fissures longitudinales sont facilement formées lorsque la taille de la matrice est dans la plage de taille sensible à la fissure de trempe de l'acier (la taille dangereuse de la fissure de trempe de l'acier à outils au carbone est de 8 à 15mm, et la taille dangereuse de l'acier allié moyen et faible est 25 ~ 40mm) Ou le milieu de refroidissement de trempe sélectionné dépasse largement la vitesse de refroidissement de trempe critique de l'acier.

Mesures préventives:

(1) inspecter strictement le stockage des matières premières, et ne pas mettre dans l'acier de production avec la teneur en impureté nocive excessive; (2) fusion sous vide, le raffinage du four ou la fonte des électro-scories de l'acier à matrice doit être choisi dans la mesure du possible; (3) améliorer le processus de traitement thermique en utilisant un chauffage sous vide, Chauffage d'atmosphère protectrice et chauffage au four de bain de sel entièrement désoxydé, ainsi que trempe graduée et trempe isotherme; (4) Passer de la trempe sans centre à la trempe centrale, c.-à-d. Une trempe incomplète et l'obtention d'une structure en bainite inférieure avec une résistance et une ténacité élevées peuvent réduire considérablement la contrainte de traction et éviter efficacement la fissuration longitudinale et la distorsion de trempe de la matrice.

2. fissures transversales

La caractéristique de fissure est perpendiculaire à la direction axiale. Les moules non trempés ont de grands pics de contrainte de traction dans la transition entre les zones trempées et non durcies. Lorsque de grands moules sont rapidement refroidis, de grands pics de contrainte de traction se forment facilement, car la contrainte axiale formée est supérieure à la contrainte tangentielle, conduisant à des fissures transversales. La ségrégation transversale des impuretés nocives à bas points de fusion tels que S, P, Bi, Pb, Sn, As dans le module de forgeage ou la présence de microfissures transversales dans le module, qui se propagent et forment des fissures transversales après trempe.

Mesures préventives:

(1) Le module doit être forgé raisonnablement, et le rapport de la longueur de la matière première au diamètre, c.-à-d. Le rapport de forgeage, est le mieux sélectionné entre 2-3. Le forgeage adopte un forgeage à direction variable en forme de double croix, et après cinq bouleversements et cinq tirages et forgeage à feux multiples, les carbures et les impuretés dans l'acier sont fins et petits, uniformément distribué sur le substrat en acier. La structure de fibre forgée n'est pas orientée autour de la cavité du moule, améliorant considérablement les propriétés mécaniques transversales du module, réduisant et éliminant les sources de contrainte;

(3) Sélectionnez la vitesse de refroidissement idéale et le milieu de refroidissement: refroidissement rapide au-dessus du point Ms de l'acier, qui est supérieur au taux de refroidissement de trempe critique de l'acier. La contrainte produite par l'austénite sous-refroidie dans l'acier est la contrainte thermique, la contrainte de surface est la contrainte de compression et la contrainte intérieure est la contrainte de traction, qui se compensent mutuellement, prévenir efficacement la formation de fissures de contrainte thermique. Un refroidissement lent entre Ms et Mf de l'acier peut réduire considérablement la contrainte structurelle lors de la formation de la martensite par trempe. Lorsque la somme de la contrainte thermique et de la contrainte correspondante dans l'acier est positive (contrainte de traction), il est facile de se fissurer et lorsqu'elle est négative, il n'est pas facile de se fissurer. En utilisant pleinement la contrainte thermique, en réduisant la contrainte de transformation de phase et en contrôlantContrainte totale pour être négative, les fissures de trempe transversale peuvent être efficacement évitées. CL-1 milieu de trempe organique est un agent de trempe idéal, qui peut réduire et éviter la distorsion du moule de trempe, et peut également contrôler la distribution raisonnable de la couche de durcissement. Le réglage des différents rapports de concentration de CL-1 quenchant peut obtenir différentes vitesses de refroidissement et obtenir la distribution requise des couches de durcissement pour répondre aux besoins de différents aciers de moulage.

3. fissures en forme d'arc

Cela se produit souvent lors de changements soudains dans la forme des coins de moule, des encoches, des trous et des éclairs de fil de moule concave. En effet, la contrainte générée sur les bords et les coins pendant la trempe est 10 fois la contrainte moyenne sur une surface lisse.

(1) Plus la teneur en carbone (C) et la teneur en élément d'alliage dans l'acier sont élevées, plus le point Ms de l'acier est bas. Si le point Ms diminue de 2 ℃, la tendance à la fissuration par trempe augmente de 1.2 fois, le point Ms diminue de 8 ℃ et la tendance à la fissuration par trempe augmente de 8 fois;

(2) La différence dans la transformation de différentes structures et la même structure en acier entraîne une contrainte structurelle énorme due à la tolérance des différents rapports structurels, conduisant à la formation de fissures en forme d'arc à l'interface des structures;

(3) Après trempe, l'austénite résiduelle dans l'acier n'est pas entièrement transformée en raison d'un tempérament retardé ou d'un revenu insuffisant, qui est conservé dans l'état de service pour favoriser la redistribution du stress, ou lorsque le moule est en service, l'austénite résiduelle subit une transformation en martensite et génère une nouvelle contrainte interne. Lorsque la contrainte globale est supérieure à la limite de résistance de l'acier, une fissure en forme d'arc se forme;

(4) Ayant le deuxième type d'acier cassant trempé, il subit un revenu à haute température et un refroidissement lent après la trempe, provoquant la précipitation de composés d'impuretés nocifs tels que P et s le long des joints de grain, réduisant considérablement la force de liaison aux limites du grain et la ténacité, augmentant la fragilité et formant des fissures en forme d'arc sous des forces externes pendant le service.

Mesures préventives:

(1) Améliorer la conception, essayer de rendre la forme symétrique autant que possible, réduire les mutations de forme, augmenter les trous de processus et les nervures de renforcement, ou utiliser l'assemblage combiné;

(2) Les coins arrondis remplacent les angles droits et les arêtes vives, et les trous traversants remplacent les trous borgnes, améliorant la précision d'usinage et la douceur de la surface, réduisant les sources de concentration de contraintes. Pour les zones où il est impossible d'éviter les angles droits, les arêtes vives, les trous borgnes, etc., les exigences générales de dureté ne sont pas élevées. Le fil de fer, la corde d'amiante, la boue réfractaire, etc. peuvent être utilisés pour envelopper ou remplir, créant artificiellement une barrière de refroidissement pour refroidir et éteindre lentement, évitant la concentration de stress, et empêcher la formation de fissures en forme d'arc pendant la trempe;

(3) L'acier trempé doit être trempé en temps opportun pour éliminer une partie de la contrainte interne de trempe et empêcher l'expansion de la contrainte de trempe;

(4) Tempérer pendant une longue période pour améliorer la ténacité de fracture de la matrice;

(5) entièrement trempé pour obtenir une microstructure et des propriétés stables; Le revenu multiple peut transformer complètement l'austénite résiduelle et éliminer les nouvelles contraintes;

Trempement raisonnable pour améliorer la résistance à la fatigue et les propriétés mécaniques complètes des pièces en acier; Pour le deuxième type d'acier à moule cassant trempé, il doit être rapidement refroidi (refroidi à l'eau ou refroidi à l'huile) après revenu à haute température pour éliminer le deuxième type de fragilité tempérée et prévenir et éviter la formation de fissures en forme d'arc pendant la trempe.

4. fissures d'épluchage

Pendant le service du moule, sous l'action de la contrainte, la couche durcie se décolle un à un de la matrice d'acier. En raison du volume spécifique différent de la structure de surface et de la structure centrale du moule, la contrainte de trempe axiale et tangentielle est formée sur la surface pendant la trempe, et la contrainte de traction est générée dans la direction radiale, et elle change soudainement à l'intérieur. Des fissures de pelage sont générées dans la zone étroite où la contrainte change fortement, ce qui se produit souvent pendant le processus de refroidissement du moule après traitement thermique chimique de surface. Parce que la modification chimique de la couche de surface est différente de la transformation de la matrice d'acier, l'expansion de la martensite trempée dans les couches interne et externe est différente, ce qui entraîne une contrainte de transformation importante, provoquant la couche d'infiltration de traitement chimique pour se décoller de la structure matricielle. Comme la couche de durcissement de surface de flamme, la couche de durcissement de surface à haute fréquence, la couche de carburation, la couche de carbonitrure, la nitridineCouche g, couche de boronisation et couche de métallisation. Après trempe, le revenu rapide ne convient pas à la couche d'infiltration chimique, en particulier pour un revenu à basse température inférieur à 300 ° C et un chauffage rapide, ce qui peut favoriser la formation de contrainte de traction sur la couche superficielle, tandis que la contrainte de compression est formée dans le noyau et la couche de transition de la matrice d'acier. Lorsque la contrainte de traction est supérieure à la contrainte de compression, la couche d'infiltration chimique peut être écartée et décollée.

Mesures préventives:

(1) La concentration et la dureté de la couche d'infiltration chimique sur l'acier du moule doivent être progressivement réduites de la surface vers l'intérieur, augmentant la force de liaison entre la couche d'infiltration et le substrat. Le traitement de diffusion après infiltration peut rendre uniforme la transition entre la couche d'infiltration chimique et le substrat;

(2) Avant le traitement chimique de l'acier de moule, le recuit de diffusion, le recuit de sphéroïdisation et le traitement de trempe et de revenu sont effectués pour affiner complètement la structure d'origine, prévenir efficacement et éviter la génération de fissures de pelage et assurer la qualité du produit.

5. fissures réticulaires

La profondeur de la fissure est relativement peu profonde, généralement d'environ 0.01 à 1.5mm de profondeur, et elle rayonne, également connue sous le nom de fissuration.

Les principales raisons sont:

(1) La matière première a une couche de décarburation profonde qui n'a pas été éliminée pendant la coupe à froid, ou le moule fini est chauffé dans un four d'atmosphère d'oxydation, entraînant une décarburation par oxydation;

(2) La structure métallique de la couche superficielle décarburée de la matrice est différente de la teneur en carbone de la matrice en acier Martensite, et le volume spécifique est différent. Lorsque la couche superficielle décarburée de l'acier est trempée, une contrainte de traction importante est générée. Par conséquent, le métal de surface est souvent fissuré dans un réseau le long de la limite du grain;

(3) La matière première est de l'acier à gros grains, avec une structure d'origine grossière et de gros blocs de ferrite qui ne peuvent pas être éliminés par une trempe conventionnelle. Il reste dans la structure trempée, ou le contrôle de la température n'est pas précis, ce qui entraîne une défaillance de l'instrument, une surchauffe ou même une combustion de la structure, un grossissement des grains et une perte de force de liaison aux limites du grain. Pendant la trempe et le refroidissement du moule, les carbures dans l'acier précipitent le long des joints de grain d'austénite, réduisant considérablement la résistance aux limites du grain, la mauvaise ténacité et la fragilité élevée, sous contrainte de traction, il se fissure dans un réseau le long des joints de grains.

Mesures préventives:

(1) Contrôler strictement la composition chimique, la structure métallographique et la détection de défauts des matières premières. Les matières premières non qualifiées et l'acier à gros grains ne doivent pas être utilisés comme matériaux de moule;

(2) Sélectionnez l'acier à grain fin et l'acier de four électrique sous vide et revérifiez la profondeur de la couche de décarburation des matières premières avant la production. L'allocation de coupe à froid doit être supérieure à la profondeur de la couche de décarburation;

(3) Développer des processus de traitement thermique avancés et raisonnables, sélectionner des instruments de contrôle de température de micro-ordinateur, atteindre une précision de contrôle de ± 1.5 ℃ et calibrer régulièrement les instruments sur le site;

(4) Le traitement final du produit du moule adopte des mesures telles que le four électrique sous vide, le four à atmosphère protectrice et le four à bain de sel entièrement désoxydé pour chauffer le produit du moule, prévenir efficacement et éviter la formation de fissures réseau.