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裂纹分析与创新热处理工艺研究范文

时间:2022-12-24 11:28:11

裂纹分析与创新热处理工艺研究

某厂使用原材料炉号为5B451生产的某产品零件,实际投料为354件,在冷加工过程中和经过原来的热处理工艺处理后,总共查出有裂纹的零件52件,废品率14.7%。为了分析裂纹的产生原因并探索有效的热处理工艺,我们做了大量的分析试验研究工作。试验研究证实,零件裂纹产生的原因是冷加工(冷缩、扩孔)应力超过了原材料的塑性极限值。为了避免产生裂纹现象,我们试验对冷轧或热轧状态供应的原材料,在冷缩、扩孔工序之前,将低温去应力热处理工艺创新为完全退火热处理工艺。通过大批量的生产实践,证实采用创新热处理工艺后,杜绝了该零件在生产过程中出现裂纹而造成废品的现象,从而为企业创造了较大的经济效益。

1原始数据

1)原材料状态,见表1。2)原材料牌号:略。3)零件的原生产工艺流程:下料→机械加工→磷化→低温去应力→冷缩、扩孔→去应力→正火→调质→机械加工→镀铬→性能试验→装配(零件示意图见图1)。4)零件产生裂纹部位的金相组织,见图2。5)零件的几种典型裂纹(零件经最终热处理)。a.零件号11177机加工后,在喇叭口与准A(见图1)过渡的地方出现一条长34mm的裂纹,贯通壁厚(1#,试样保存号)。b.零件号11275机加工后,在准B(见图1)的外表面出现一条长40mm的裂纹(2#,试样保存号)。c.零件号11148镀铬后,经性能试验,用光学检查,在喇叭口与准A(见图1)过渡的地方出现了3条内膛裂纹,长度分别为3mm、2.5mm、2mm的断续细小裂纹(3#,试样保存号)。d.零件号11074镀铬后,经性能试验,发现内膛弊病。后退铬,经光学检查,在准A(见图1)内膛出现长度150mm的断续细小裂纹(4#,试样保存号)。

2裂纹试验、分析

1)该批次零件裂纹都是产生在冷缩、扩口工序之后,调质工序之前。2)炉号5B451原材料为热轧状态供货。冷缩、扩口前的低温去应力热处理工艺,由于温度低,未起到软化作用。3)分析裂纹产生原因:冷缩、扩口应力;管材存在允许的表面缺陷。详见表2。

3热处理工艺试验、金相分析及力学性能测试

3.1创新热处理工艺试验为了杜绝零件裂纹的产生,零件新的生产工艺流程如下:下料→机械加工→磷化→完全退火→冷缩、扩口→正火→调质→机械加工→镀铬→性能试验→装配(即在冷缩、扩口工序前增加了一道完全退火的热处理工艺)。

3.2金相分析及力学性能测试对新、旧工艺流程生产的零件在冷缩、扩口工序前进行金相分析,见图3及表3。从金相照片对比可以看出,通过采用创新的热处理工艺后,零件金相组织中的网状渗碳体(碳化物)完全消失了,即其金相组织为F+P。这对冷缩、扩口工序来说,是一个非常优秀的金相组织。另外,从力学性能测试对比,也可以明显看出增加一道完全退火热处理工艺的作用。该创新热处理工艺应用于批量生产,零件冷缩、扩口后再没有出现裂纹现象。

4结论

为了消除出现裂纹的倾向,对冷轧或热轧状态供应的原材料,在冷缩、扩口工序前应进行一次完全退火热处理工艺,这是防止零件在冷加工过程产生裂纹的有效措施。通过创新热处理工艺措施,为企业创造了较大的经济效益。

作者:汤少凌 汤立群 单位:肇庆市技师学院

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