搜索

内裂

内裂

内裂是钢材内部缺陷之一，表现为在酸浸低倍试样上非因缩孔、非金属夹杂、气泡造成的不同形态的内部裂缝，是裂缝内较少或完全没有夹杂物的晶间开裂，多发生在高碳钢和高合金钢中，集中在铸锭中心处的内裂叫轴心晶间裂纹，由于不接触空气，内壁未氧化，又无偏析夹杂，热加工时采用大压缩比可能焊合。轴心晶间裂纹是由铸锭凝固时体积收缩引起的中心处受拉而产生的热裂纹。

简介
通常人们把未延伸至表面的内部断裂统称为“内裂”。内裂大多发生在钢锭开坯锻造及钢材轧制过程中以及浇注钢锭冷凝时应力产生的过程中。内裂一般都产生在低倍组织不理想的中心部位，因为钢材中心是碳化物偏析、疏松、夹杂等最容易集中的地方，致密程度差，机械强度低，截面越大越严重。所以在锻造或轧制时容易产生内裂（右图图a），有时，大截面的钢材由于加热不透，中心塑性很低，在随后的锻轧过程中也会造成内裂（右图图b）。
有内裂的钢材，在加热及锻造时由于应力集中，会使中心裂纹扩大。图c为W18Cr4V钢材因存在内裂（左），经锻造后中心严重开裂（右）。
具有内裂的钢材，不仅造成锻造废品，往往也因检查不严制成产品后使产品报废。
W18Cr4V钢制成的多键拉刀，热处理后发现纵向裂纹，断口检查，原材料存在内裂，裂纹在热处理时向表面扩展。下图1为多键拉刀横断面，下图2为多键拉刀纵断面。所以，在生产中对材料要严格检查，发现有内裂的钢材不能投入生产。
内裂的产生原因
热处理应力型
大型工件的内裂主要是由热处理应力引起的，我们称它为“热应力型内裂”。由于无损探伤技术的发展和应用，对于内裂等严重缺陷的检测有了一定的手段，但内裂还是时常漏检，由此造成的突然断裂也时有发生。因此，研究热应力型内裂的成因，寻求预防热应力型内裂产生的措施，是十分必要的。
热应力型内裂多出现在热处理过的大型轴类锻件中，在大型铸钢件中，在方形截面的零件以及大型齿圈中也有时出现。在轴类锻件中有纵向内裂和横向内裂之分，其裂纹特点是弯弯曲曲，一般不延伸至工件表面。其剖面形态如下图所示。
工件之所以产生内裂及断裂，是由于材料所承受的应力超过了材料本身的破断抗力。因此，我们的分析也必须从热处理淬火和加热时的应力及材料的强度和塑性两方面考虑。
大型工件热处理淬火过程中的应力，主要由三种应力组成，即热应力、组织应力以及由于截面上转变组织的比体积不同引起的应力。下面我们分别加以讨论。
热应力是热处理过程中，工件表面和中心或薄和厚之间，由于加热或冷却速度不一，导致体积膨胀或收缩不均匀而产生的内应力。
一个尺寸一定的圆形工件，从高温快速冷却，表面冷却快，心部冷却慢，内外之间存在较大的温差。由于表面先冷却要收缩，仍然处于较高温度的心部将阻止它的收缩，所以心部使表面受拉，相反表面使心部受压，这种应力随着工件内外温差的加大而增加。但是钢在高温塑性阶段屈服点低，塑性变形后应力将得到松弛，这时的热应力不可能很大。当外部先进入弹性阶段形成冷硬外壳后，将不允许按照心部需要收缩的要求改变容积和形状，对心部的收缩将起阻碍作用。这时工件中的热应力分布将发生改变，表面由原来的受拉转变为受压，心部则由受压转变为受拉，而且随着冷却的继续进行而不断增大。这就形成了残余热应力。
组织应力是钢在淬火冷却时，由于表面冷却得快先发生组织转变（膨胀），中心或冷却较慢的部分后发生转变（亦膨胀），从而造成体积转变的不等时性所产生的内应力。仍以圆形工件为例，当淬火时，它从高温急冷，表面先发生组织转变（膨胀），未发生组织转变的心部将阻碍其膨胀，因而表面受压，心部受拉。由于这时心部温度较高而且处于奥氏体状态，塑性较好，将发生不均匀的塑性变形使应力松弛。
继续冷却，当心部也开始转变并体积膨胀时，由于表面已形成弹性的外壳，将阻碍它的膨胀，应力反转为心部受压，表面受拉形成残余组织应力。
由于组织转变的比体积不同，以及在随后冷却过程中残留奥氏体的分解，便形成了表面马氏体层受压，心部受拉的残余应力。
大型工件淬火后的残余应力主要是三种应力的叠加。它的淬火应力属热应力型的，其最大拉应力峰值位于圆形截面的中心区或壁厚的处。
下图是文献介绍的声150mm碳钢在未淬透情况下的残余应力曲线。从图中看出，内应力的分布是热应力型的，中心拉应力达到最大值，并且轴向拉应力大于切向与径向拉应力。这就是大型工件在淬火内应力作用下容易产生横向内裂的原因。
由于大型上件在淬火后的特殊应力分布，加之表面的淬硬层有较高的强度，所以从心部拉应力峰值区开始的断裂，若延伸至表面比较困难，从而形成内裂。
锻造方法型
内裂这种缺陷容易产生在加工温度过低，一次变形量过大，以及加工过程中工件截面形状不当等情况下。下图表示加工过程中截面形状不当时，内裂的形成机理。由方料自由锻造成圆棒时，如果采用（a）那样的方法锻造，不会引起内裂，但若用（b）所示的方法锻造，就会在钢材内部引起剪切应力而导致内裂。
由于这个原因，内裂大多出现在自由锻材中，在轧材中几乎不会产生这种缺陷。
热处理应力型内裂的预防
热应力型内裂产生的主要原因是工件淬火时的残余应力，材料中的缺陷是引起开裂的辅助原因。为了预防内裂及断裂的发生，主要应从降低心部拉应力和提高材料破断抗力两方面加以考虑。
1.适当降低淬火温度，可以减少热应力，对防止内裂有利。因为淬火温度越高，热应力越大，同时，加热温度过高也会使奥氏体晶粒粗化，使材料强度降低。工件出炉后淬火前适当预冷，也对减小热应力预防内裂有利。
2.淬火时，注意工件的均匀冷却。
3.及时回火是预防内裂的有效措施。淬火后不及时回火导致残余应力加剧，并且随着时间的延长，表层的残留奥氏体继续分解，进一步加剧了内部的拉应力。因此，大锻件特别是合金钢大锻件，淬火后必须及时回火。
4.控制加热升温速度十分重要，快速加热会导致内外温差加剧，热应力增大。特别是含碳与合金元素高的大型锻件，低温阶段的升温速度要严加控制。一般说来，大锻件在低温阶段的升温速度要控制在30~70℃/h。回火加热时，因工件有很大的残余应力，升温时更要注意。
5.减少材料中的缺陷，提高材料本身的强度对防止淬裂也很重要。为了提高材料本身的强度，对于晶粒粗大的工件，可先进行一次正火，以便细化晶粒，提高强度。
6.带有内孔的大型工件淬火时，内孔同时冷却对防止淬裂有利。在调质热处理声640mm×1100mm（带有Φ380mm盲孔）40Cr钢叉头时，由于吊装时盲孔朝下，盲孔内壁得不到充分冷却，致使4个工件全部在盲孔底部产生裂纹。后来改用盲孔朝上吊装，孔内冷却条件改善，本批处理的6件全部合格。
全国各地天气预报查询

上海市

  • 市辖区

    • 云南省

  • 临沧市

    • 云南省

  • 丽江市

    • 云南省

  • 保山市

    • 云南省

  • 大理白族自治州

    • 云南省

  • 德宏傣族景颇族自治州

    • 云南省

  • 怒江傈僳族自治州

    • 云南省

  • 文山壮族苗族自治州

    • 云南省

  • 昆明市

    • 云南省

  • 昭通市

    • 云南省

  • 普洱市

    • 云南省

  • 曲靖市

    • 云南省

  • 楚雄彝族自治州

    • 云南省

  • 玉溪市

    • 云南省

  • 红河哈尼族彝族自治州

    • 云南省

  • 西双版纳傣族自治州

    • 云南省

  • 迪庆藏族自治州

    • 内蒙古自治区

  • 乌兰察布市

    • 内蒙古自治区

  • 乌海市

    • 内蒙古自治区

  • 兴安盟

    • 内蒙古自治区

  • 包头市

    • 内蒙古自治区

  • 呼伦贝尔市

    • 内蒙古自治区

  • 呼和浩特市

    • 内蒙古自治区

  • 巴彦淖尔市

    • 内蒙古自治区

  • 赤峰市

    • 内蒙古自治区

  • 通辽市

    • 内蒙古自治区

  • 鄂尔多斯市

    • 内蒙古自治区

  • 锡林郭勒盟

    • 内蒙古自治区

  • 阿拉善盟

    • 北京市

  • 市辖区

    • 吉林省

  • 吉林市

    • 吉林省

  • 四平市

    • 吉林省

  • 延边朝鲜族自治州

    • 吉林省

  • 松原市

    • 吉林省

  • 白城市

    • 吉林省

  • 白山市

    • 吉林省

  • 辽源市

    • 吉林省

  • 通化市

    • 吉林省

  • 长春市

    • 四川省

  • 乐山市

    • 四川省

  • 内江市

    • 四川省

  • 凉山彝族自治州

    • 四川省

  • 南充市

    • 四川省

  • 宜宾市

    • 四川省

  • 巴中市

    • 四川省

  • 广元市

    • 四川省

  • 广安市

    • 四川省

  • 德阳市

    • 四川省

  • 成都市

    • 四川省

  • 攀枝花市

    • 四川省

  • 泸州市

    • 四川省

  • 甘孜藏族自治州

    • 四川省

  • 眉山市

    • 四川省

  • 绵阳市

    • 四川省

  • 自贡市

    • 四川省

  • 资阳市

    • 四川省

  • 达州市

    • 四川省

  • 遂宁市

    • 四川省

  • 阿坝藏族羌族自治州

    • 四川省

  • 雅安市

    • 天津市

  • 市辖区

    • 宁夏回族自治区

  • 中卫市

    • 宁夏回族自治区

  • 吴忠市

    • 宁夏回族自治区

  • 固原市

    • 宁夏回族自治区

  • 石嘴山市

    • 宁夏回族自治区

  • 银川市

    • 安徽省

  • 亳州市

    • 安徽省

  • 六安市

    • 安徽省

  • 合肥市

    • 安徽省

  • 安庆市

    • 安徽省

  • 宣城市

    • 安徽省

  • 宿州市

    • 安徽省

  • 池州市

    • 安徽省

  • 淮北市

    • 安徽省

  • 淮南市

    • 安徽省

  • 滁州市

    • 安徽省

  • 芜湖市

    • 安徽省

  • 蚌埠市

    • 安徽省

  • 铜陵市

    • 安徽省

  • 阜阳市

    • 安徽省

  • 马鞍山市

    • 安徽省

  • 黄山市

    • 山东省

  • 东营市

    • 山东省

  • 临沂市

    • 山东省

  • 威海市

    • 山东省

  • 德州市

    • 山东省

  • 日照市

    • 山东省

  • 枣庄市

    • 山东省

  • 泰安市

    • 山东省

  • 济南市

    • 山东省

  • 济宁市

    • 山东省

  • 淄博市

    • 山东省

  • 滨州市

    • 山东省

  • 潍坊市

    • 山东省

  • 烟台市

    • 山东省

  • 聊城市

    • 山东省

  • 菏泽市

    • 山东省

  • 青岛市

    • 山西省

  • 临汾市

    • 山西省

  • 吕梁市

    • 山西省

  • 大同市

    • 山西省

  • 太原市

    • 山西省

  • 忻州市

    • 山西省

  • 晋中市

    • 山西省

  • 晋城市

    • 山西省

  • 朔州市

    • 山西省

  • 运城市

    • 山西省

  • 长治市

    • 山西省

  • 阳泉市

    • 广东省

  • 东莞市

    • 广东省

  • 中山市

    • 广东省

  • 云浮市

    • 广东省

  • 佛山市

    • 广东省

  • 广州市

    • 广东省

  • 惠州市

    • 广东省

  • 揭阳市

    • 广东省

  • 梅州市

    • 广东省

  • 汕头市

    • 广东省

  • 汕尾市

    • 广东省

  • 江门市

    • 广东省

  • 河源市

    • 广东省

  • 深圳市

    • 广东省

  • 清远市

    • 广东省

  • 湛江市

    • 广东省

  • 潮州市

    • 广东省

  • 珠海市

    • 广东省

  • 肇庆市

    • 广东省

  • 茂名市

    • 广东省

  • 阳江市

    • 广东省

  • 韶关市

    • 广西壮族自治区

  • 北海市

    • 广西壮族自治区

  • 南宁市

    • 广西壮族自治区

  • 崇左市

    • 广西壮族自治区

  • 来宾市

    • 广西壮族自治区

  • 柳州市

    • 广西壮族自治区

  • 桂林市

    • 广西壮族自治区

  • 梧州市

    • 广西壮族自治区

  • 河池市

    • 广西壮族自治区

  • 玉林市

    • 广西壮族自治区

  • 百色市

    • 广西壮族自治区

  • 贵港市

    • 广西壮族自治区

  • 贺州市

    • 广西壮族自治区

  • 钦州市

    • 广西壮族自治区

  • 防城港市

    • 新疆维吾尔自治区

  • 乌鲁木齐市

    • 新疆维吾尔自治区

  • 伊犁哈萨克自治州

    • 新疆维吾尔自治区

  • 克孜勒苏柯尔克孜自治州

    • 新疆维吾尔自治区

  • 克拉玛依市

    • 新疆维吾尔自治区

  • 博尔塔拉蒙古自治州

    • 新疆维吾尔自治区

  • 吐鲁番市

    • 新疆维吾尔自治区

  • 和田地区

    • 新疆维吾尔自治区

  • 哈密市

    • 新疆维吾尔自治区

  • 喀什地区

    • 新疆维吾尔自治区

  • 塔城地区

    • 新疆维吾尔自治区

  • 巴音郭楞蒙古自治州

    • 新疆维吾尔自治区

  • 昌吉回族自治州

    • 新疆维吾尔自治区

  • 自治区直辖县级行政区划

    • 新疆维吾尔自治区

  • 阿克苏地区

    • 新疆维吾尔自治区

  • 阿勒泰地区

    • 江苏省

  • 南京市

    • 江苏省

  • 南通市

    • 江苏省

  • 宿迁市

    • 江苏省

  • 常州市

    • 江苏省

  • 徐州市

    • 江苏省

  • 扬州市

    • 江苏省

  • 无锡市

    • 江苏省

  • 泰州市

    • 江苏省

  • 淮安市

    • 江苏省

  • 盐城市

    • 江苏省

  • 苏州市

    • 江苏省

  • 连云港市

    • 江苏省

  • 镇江市

    • 江西省

  • 上饶市

    • 江西省

  • 九江市

    • 江西省

  • 南昌市

    • 江西省

  • 吉安市

    • 江西省

  • 宜春市

    • 江西省

  • 抚州市

    • 江西省

  • 新余市

    • 江西省

  • 景德镇市

    • 江西省

  • 萍乡市

    • 江西省

  • 赣州市

    • 江西省

  • 鹰潭市

    • 河北省

  • 保定市

    • 河北省

  • 唐山市

    • 河北省

  • 廊坊市

    • 河北省

  • 张家口市

    • 河北省

  • 承德市

    • 河北省

  • 沧州市

    • 河北省

  • 石家庄市

    • 河北省

  • 秦皇岛市

    • 河北省

  • 衡水市

    • 河北省

  • 邢台市

    • 河北省

  • 邯郸市

    • 河南省

  • 三门峡市

    • 河南省

  • 信阳市

    • 河南省

  • 南阳市

    • 河南省

  • 周口市

    • 河南省

  • 商丘市

    • 河南省

  • 安阳市

    • 河南省

  • 平顶山市

    • 河南省

  • 开封市

    • 河南省

  • 新乡市

    • 河南省

  • 洛阳市

    • 河南省

  • 漯河市

    • 河南省

  • 濮阳市

    • 河南省

  • 焦作市

    • 河南省

  • 省直辖县级行政区划

    • 河南省

  • 许昌市

    • 河南省

  • 郑州市

    • 河南省

  • 驻马店市

    • 河南省

  • 鹤壁市

    • 浙江省

  • 丽水市

    • 浙江省

  • 台州市

    • 浙江省

  • 嘉兴市

    • 浙江省

  • 宁波市

    • 浙江省

  • 杭州市

    • 浙江省

  • 温州市

    • 浙江省

  • 湖州市

    • 浙江省

  • 绍兴市

    • 浙江省

  • 舟山市

    • 浙江省

  • 衢州市

    • 浙江省

  • 金华市

    • 海南省

  • 三亚市

    • 海南省

  • 三沙市

    • 海南省

  • 儋州市

    • 海南省

  • 海口市

    • 海南省

  • 省直辖县级行政区划

    • 湖北省

  • 十堰市

    • 湖北省

  • 咸宁市

    • 湖北省

  • 孝感市

    • 湖北省

  • 宜昌市

    • 湖北省

  • 恩施土家族苗族自治州

    • 湖北省

  • 武汉市

    • 湖北省

  • 省直辖县级行政区划

    • 湖北省

  • 荆州市

    • 湖北省

  • 荆门市

    • 湖北省

  • 襄阳市

    • 湖北省

  • 鄂州市

    • 湖北省

  • 随州市

    • 湖北省

  • 黄冈市

    • 湖北省

  • 黄石市

    • 湖南省

  • 娄底市

    • 湖南省

  • 岳阳市

    • 湖南省

  • 常德市

    • 湖南省

  • 张家界市

    • 湖南省

  • 怀化市

    • 湖南省

  • 株洲市

    • 湖南省

  • 永州市

    • 湖南省

  • 湘潭市

    • 湖南省

  • 湘西土家族苗族自治州

    • 湖南省

  • 益阳市

    • 湖南省

  • 衡阳市

    • 湖南省

  • 邵阳市

    • 湖南省

  • 郴州市

    • 湖南省

  • 长沙市

    • 甘肃省

  • 临夏回族自治州

    • 甘肃省

  • 兰州市

    • 甘肃省

  • 嘉峪关市

    • 甘肃省

  • 天水市

    • 甘肃省

  • 定西市

    • 甘肃省

  • 平凉市

    • 甘肃省

  • 庆阳市

    • 甘肃省

  • 张掖市

    • 甘肃省

  • 武威市

    • 甘肃省

  • 甘南藏族自治州

    • 甘肃省

  • 白银市

    • 甘肃省

  • 酒泉市

    • 甘肃省

  • 金昌市

    • 甘肃省

  • 陇南市

    • 福建省

  • 三明市

    • 福建省

  • 南平市

    • 福建省

  • 厦门市

    • 福建省

  • 宁德市

    • 福建省

  • 泉州市

    • 福建省

  • 漳州市

    • 福建省

  • 福州市

    • 福建省

  • 莆田市

    • 福建省

  • 龙岩市

    • 西藏自治区

  • 山南市

    • 西藏自治区

  • 拉萨市

    • 西藏自治区

  • 日喀则市

    • 西藏自治区

  • 昌都市

    • 西藏自治区

  • 林芝市

    • 西藏自治区

  • 那曲市

    • 西藏自治区

  • 阿里地区

    • 贵州省

  • 六盘水市

    • 贵州省

  • 安顺市

    • 贵州省

  • 毕节市

    • 贵州省

  • 贵阳市

    • 贵州省

  • 遵义市

    • 贵州省

  • 铜仁市

    • 贵州省

  • 黔东南苗族侗族自治州

    • 贵州省

  • 黔南布依族苗族自治州

    • 贵州省

  • 黔西南布依族苗族自治州

    • 辽宁省

  • 丹东市

    • 辽宁省

  • 大连市

    • 辽宁省

  • 抚顺市

    • 辽宁省

  • 朝阳市

    • 辽宁省

  • 本溪市

    • 辽宁省

  • 沈阳市

    • 辽宁省

  • 盘锦市

    • 辽宁省

  • 营口市

    • 辽宁省

  • 葫芦岛市

    • 辽宁省

  • 辽阳市

    • 辽宁省

  • 铁岭市

    • 辽宁省

  • 锦州市

    • 辽宁省

  • 阜新市

    • 辽宁省

  • 鞍山市

    • 重庆市

  • 县

    • 重庆市

  • 市辖区

    • 陕西省

  • 咸阳市

    • 陕西省

  • 商洛市

    • 陕西省

  • 安康市

    • 陕西省

  • 宝鸡市

    • 陕西省

  • 延安市

    • 陕西省

  • 榆林市

    • 陕西省

  • 汉中市

    • 陕西省

  • 渭南市

    • 陕西省

  • 西安市

    • 陕西省

  • 铜川市

    • 青海省

  • 果洛藏族自治州

    • 青海省

  • 海东市

    • 青海省

  • 海北藏族自治州

    • 青海省

  • 海南藏族自治州

    • 青海省

  • 海西蒙古族藏族自治州

    • 青海省

  • 玉树藏族自治州

    • 青海省

  • 西宁市

    • 青海省

  • 黄南藏族自治州

    • 黑龙江省

  • 七台河市

    • 黑龙江省

  • 伊春市

    • 黑龙江省

  • 佳木斯市

    • 黑龙江省

  • 双鸭山市

    • 黑龙江省

  • 哈尔滨市

    • 黑龙江省

  • 大兴安岭地区

    • 黑龙江省

  • 大庆市

    • 黑龙江省

  • 牡丹江市

    • 黑龙江省

  • 绥化市

    • 黑龙江省

  • 鸡西市

    • 黑龙江省

  • 鹤岗市

    • 黑龙江省

  • 黑河市

    • 黑龙江省

  • 齐齐哈尔市