钢的热处理缺陷分析

钢的热处理缺陷分析（2学时）

一、实验目的：

1、了解热处理各种热处理缺陷产生的原因及防止措施，

2、用金相显微镜观察及分析各种热处理缺陷，

3、学会用金相显微镜测定脱碳层的方法。

二、实验内容：

在各种热处理工艺中淬火缺陷最为常见，如硬度不足、软点、变形甚至开裂等，但产生的原因很多，须丛各个方面进行检查及分析。其中金相检验较为方便，而占有重要地位。

（一）、热处理缺陷分析的一般步骤：

首先应了解零件的技术要求，使用材料、热处理工艺等。

1、 零件的外观检查；有无裂纹、裂纹的情况、分布状况及大小，断口形貌。

2、 硬度测量：判断热处理硬度是否达到技术要求，为金相检验提供数据。

3、 必要时进行材料的化学成分分析；判断材料是否混料而误用成其它材料。

4、 正确的取样；选取有代表性的部位，否则将得出错误结论。

5、 金相检验：试样经磨制抛光后，必要时可在浸蚀之前检查裂纹形态和夹杂物的情况，

来判断是否是形成裂纹的原因。

6、 作出结论：通过多方面的检验后，找出缺陷形成及产生的证据及原因，可能的话提

出改进的建议。

三、常见的热处理缺陷有如下几种；

1，、中碳钢及中碳合金钢淬火后正常组织是细小及中等粗细的马氏体。当这种马氏体组织中有部分铁素体，就会使淬火马氏体的硬度下降，当铁素体数量越多硬度就越低，产生这种现象的主要原因是加热温度低于A C3。所致。

2、另外在中碳钢及中碳合金钢淬火后正常组织是细小及中等粗细的马氏体。当这种马氏体组织中夹有贝氏体或屈氏体，有时还伴有少量铁素体，就会使淬火马氏体的硬度下降，后两者的数量越多则硬度越低，产生这种现象的主要原因是冷却速度不够迅速。

马氏体+铁素体组织 马氏体+屈氏体组织

当马氏体太细小，同时又出现白色块状铁素体，这是淬火加热温度偏低所制。

2、高碳钢及高碳合金钢再淬火后的正常淬火组织应该是针状或细针状马氏体及均匀分布的小颗粒炭化物。当组织中炭化物颗粒较多，这说明炭化物溶入不足，马氏体的碳及合金化浓度不够，甚至有部分未溶入奥氏体的珠光体小区域存在，这时还表现为硬度低或硬度不均匀。这是淬火加热温度偏低所制。

有时组织中含有少量屈氏体，当含量多时表现为硬度不足，当含量少时只有用金相法进行检验。为了确保质量一些钢材都有它的一套质量检验标准。

3

、当淬火组织中马氏体针叶粗大，高碳钢中炭化物减少甚至消失，出现明显的残余奥

氏体，（一般马氏体针还会随淬火温度的增大而增大）这是淬火过热的原因。它也会使硬度降低。

45#钢 1000 ℃加热淬火（粗大的马氏体） T12钢 1000 ℃加热淬火（马氏体及残余奥氏体）

当加热温度太高时，不仅马氏体针叶粗大，残余奥氏体数量增多，甚至会引起奥氏体晶界融化，这种现象叫过烧。总的来说淬火加热温度过高，使试件内应力增大，致使工件产生裂纹造成产品报废。

4、在淬火加热时，由于加热介质中氧的存在而使试样表面发生氧化与脱碳。脱碳层会直接影响工件的表面的硬度及耐磨性。

5、淬火时使用的冷却介质不当，或形状复杂的工件淬火时操作不当，或合金钢件，特别是合金工具钢件，如果淬入水中透冷，由于淬火应力过大，往往会形成工件开裂。

对于错综复杂的热处理缺陷必须进行认真的分析处理。

四、脱碳层深度的测定方法：

按GB224—86的标准，钢的脱

碳层的深度显微测定方法如下；

（一）、术语及定义

1、脱碳层可分成两部分；

（1）、全脱碳层

（2）、部分脱碳层

2、脱碳层的总深度包括全脱碳层的深度和部分脱碳层的深度。

（1）、全脱碳层是全部为铁素体组织的部分，就是由试样的边缘至最初发现有珠光体或其它组织的部分。如图4—1。

（2）、部分脱碳层是其中只脱去一部分碳的区域。（即有部分铁素体的部分），如果没有全脱碳层存在时，脱碳层就由部分脱碳层来计算。即由试样的边缘测量到最后一颗铁素体晶粒处。

（二）试样的制畚：

1、试样从交货状态的钢材或零件截取，试样的磨光面必须垂直于轧（锻）方向。

2、试样被检查周遍长度不小于20mm 。对直径小于25mm 的冷拔及高频淬火用钢材，必要时，可检查试样的全部周边。

3、实验时不允许用卷边或磨圆的试样。为防止试样的卷边或磨圆，可将试样进行镶嵌或用夹具来进行磨制抛光。

4、试样的浸蚀，必须保证钢的脱碳层全部清楚地显示出来。

图—4 45#淬火出现的表面脱碳情况

（三）脱碳层深度的测定方法

1、测定脱碳层深度时，应该观察试样的全部周遍，并以总脱碳层的最大深度作为脱碳层深度，必要时可在技术条件中规定的钢的部分脱碳层与原始组织的界限。

注；在技术条件或双方协定有规定时，也可用全脱碳层的深度作为脱碳层深度。

2、测定脱碳层时，通常在放大100倍下进行，必要时也可在其他放大倍数下测定。

3、脱碳层深度以毫米计，也可用钢材及钢的零件的厚度或直径的百分比表示。

4、脱碳层深度的百分数按下式计算：

X = d ∕D ╳ 100%

式中：X ——脱碳层深度百分数

d ——测量时一边的脱碳层深度，以毫米表示。在技术条件有规定时也可用两对边的脱碳层深度之和来表示。

D ——钢材及零件的厚度或直径，以毫米表示。

五、实验要求：

1、说明几种热处理缺陷产生的原因及防止方法。（硬度不足，变形开裂，氧化脱碳）。

2、绘出所测试样的脱碳层的示意图，标明及计算出脱碳层深度。