大型火车轮锻件热处理

2020-10-06 15:14:20 zxhcl 7

       通常大型火车轮锻件的锻件热处理是和火车轮锻件的冷却结合在一起进行的。

       由于大型火车轮锻件的断面尺寸大和生产过程复杂,大型火车轮锻件热处理应考虑到以下特点:1)锻件的组织与性能很不均匀,2)锻件晶粒度粗大不均。3)锻件内部存在较大残余应力,4) 一些锻件容易产生白点缺陷。因此,大型火车轮锻件热处理除了消除应力,降低硬度之外,主要目的首先是预防锻件出现白点,其次是提高锻件的化学成分均勻性,调整与细化锻件的组织。

车轮锻件

       大型火车轮锻件中的白点白点是锻件内部的一种极细脆性裂纹,圆形或椭圆形的银白色斑点,直径大小由几毫米到几十毫米。根据显微组织观察,在白点的邻近区域没有发现塑性变形痕迹,因此白点是属于脆性破裂。

 锻件存在白点不仅导致机械性能急剧下降,由于白点带来高度应力集中,热处理淬火时会使零件开裂,或零件使用中突然发生断裂,以致造成机毁事故。因此,白点是锻件的一种致命缺陷。大型火车轮锻件技术条件明确规定,一旦发现白点必须报废。

 关于形成白点的理论很多,目前比较一致的看法认为:白点是由钢中的氢和内应力 (主要是组织应力)共同作用的结果。没有一定数量的氢和较大的内应力,白点不能形成。

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       钢中的氢是在冶炼时带入的。氢在钢中存在的形式有:原子(质于)状态,分于状态以及氢化合物。后面两种的活动能力很差,故只有氢原子能影响白点形成。氢对钢的作用是使钢的塑性降低,当含氢量达到一定数值,钢的塑性将急剧地下降,产生所谓“氢脆”现象。实际上氢原子在钢中并非均勻分布,而是聚集在位错附近的歪扭晶格中。显然,这些含氢量多的部位,塑性很低,具有脆件。在锻件锻后的冷却过裎中,随着温度降低因奥氏体转变,除了在锻件内部会产生内应力(主要是组织应力)外,同时氢在钢中的溶解度显著减小,这时,内应力使位错在亚晶界汇集并构成亚显微裂口—— 断裂源。当氢原子从固溶体里脱溶析出到亚显微裂口中,氢原子在裂口中结合成氢分子并产生很大压力。因此,在钢中氢含量高的局部脆性地方,在组织应力和氢析出应力作用下,使亚显微裂口不断扩大以致破裂,产生极细内部裂纹,这样就形成了白点。