钢淬火缺陷及影响因素

要检验淬火后工件的质量合格与否，首先要了解工件在淬火中会出现那些质量缺陷。除了由于材料内在的冶金缺陷、选材不当以及前期冷、热加工过程形成的缺陷等以外，纯属淬火本身的工艺不当造成的常见缺陷有如下几种：

1.淬火变形

淬火变形有两种主要形式：一种是工件几何形状的变化，它表现为工件尺寸及外形的变化，通常称为扭曲或翘曲；另一种是体积变化，它表现为工件体积按比例地胀大或缩小。前者是淬火工件中热应力和组织应力作用的结果，后者则是组织转变时比容变化引起的。大多数情况下，淬火工件的变形同时兼有这两种情况。淬火变形的根本原因是由于淬火时工件各部分加热冷却的不均匀和体积变化形成的热应力、组织应力导致工件发生不均匀的塑性变形。

影响淬火变形的因素很多，主要有这几方面：①钢的淬透性。钢的淬透性越差，热应力对变形的作用越大。②奥氏体的化学成分。奥氏体中碳含量愈低，热应力的作用就愈大；碳含量愈高，组织应力的作用愈大。③淬火加热温度。在前面已经提到，淬火加热温度提高，不仅使热应力增大，也使组织应力增大，故将导致变形增大。④淬火冷却速度。冷却速度愈大，则淬火内应力愈大，淬火变形也愈大。⑤工件形状。工件的几何形状对淬火变形的影响极大，一般来说，形状简单、截面对称的工件淬火变形小，反之淬火变形大。⑥淬火前的残余应力大小及分布。工件在淬火前的机械加工、焊接等均能产生残余应力，如果淬火前没有消除应力，则淬火后变形将可能增加。

2.淬火裂纹

当淬火应力在工件内超过材料的强度极限时，在应力集中处将导致开裂。淬火裂纹一般呈断续的串联分布，断口有淬火油或盐水的痕迹。淬火裂纹主要有纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、表面剥离裂纹和显微裂纹等几种形式。淬火裂纹除了淬火前材料中存在一些缺陷外，主要由以下几方面的淬火工艺不当造成的：①加热温度过高，奥氏体晶粒粗化，使淬火后马氏体针粗大，应力与脆性显著增大，故容易产生裂纹。②在Ms点以下冷却速度过快（尤其对高碳钢）很容易引起开裂。③加热速度过快或工件各部分的加热速度不均匀时，对于导热性差的高合金钢或形状复杂、尺寸较大的工件，很容易产生裂纹。

3.硬度不足

淬火硬度不足是指淬火后工件较大区域内的硬度达不到技术要求。造成硬度不足的原因主要有：①淬火冷速不够。由于淬火介质选择不当、淬火介质的温度升高或混入较多的杂质而使冷却能力下降，或是工件尺寸过大难以获得足够的冷却速度，都会导致硬度达不到要求。②加热温度过低或保温时间过短。由于奥氏体中碳及合金元素含量不够或奥氏体的成分不均匀，甚至没有完成全部转变，使淬火组织中还残存着珠光体或铁素体，引起淬火后硬度不足。③操作不当。如采用预冷淬火的工件，预冷时间过长；对双液淬火的工件在水中停留时间过短，或出水后停留时间过长才转入油中。④表面脱碳。工件在加热时发生表面脱碳，导致淬火后硬度不足。(www.xing528.com)

4.软点

软点是指工件内许多小区域的硬度不足。软点往往是工件磨损或疲劳破裂的中心，它会显著降低工件的使用寿命。造成软点的主要原因有：①工件原始的组织不均匀，如钢材中存在碳化物偏析、带状组织等。②工件表面局部脱碳或工件渗碳后其表面碳浓度不均匀，含碳量低的地方淬火后就成为软点。③淬火介质的冷却能力不足，例如在水中混入油或肥皂等杂质往往造成软点。④工件浸入淬火介质的方式不当（如工件堆在一起或互相紧密接触等），或在介质中运动不充分，从而使工件各部分冷却不均匀。⑤加热温度不足或保温不充分，形成不完全淬火（对亚共析钢）。⑥淬火时工件表面气泡未及时破裂使气泡处冷速降低，出现非马氏体组织。⑦工件表面局部的氧化皮、铁锈或其它附着物淬火时未脱落，使该处局部冷速降低，硬度不足。

5.组织缺陷

对淬火工艺要求严格的工件不仅要求淬火后满足硬度要求，还往往要求淬火组织符合规定的等级。如马氏体等级、残余奥氏体数量、未熔铁素体数量、碳化物的分布及形态等所作的规定。当不符合这些规定时，即使硬度检查通过，组织检查仍然为不合格品。常见的组织缺陷有淬火马氏体粗大、渗碳钢及工具钢淬火后的网状碳化物及大块碳化物、调质钢中的大块自由铁素体、工具钢淬火后残余奥氏体量过多等。

6.表面腐蚀——麻点

工件淬火后经酸洗或喷砂，表面显现出密度较大的点状凹坑成为麻点。它是由淬火介质的腐蚀造成的。麻点使工件失去光泽，影响表面光洁程度。形成麻点的原因主要有：①盐浴中硫酸盐含量过高，使基体遭受腐蚀。②硝盐温度偏高或高温淬火加热工件未经预冷浸入硝盐，致使硝盐分解，产生原子态的氧[O]与工件表面作用，形成点蚀或均匀腐蚀。③在高温盐浴中局部加热的工件，接近液面暴露在大气中的局部区域产生麻点。