高碳马氏体钢球采用超音频感应退火设备进行淬火，产生开裂缺陷的原因及其改进工艺

钢球是球磨机的重要零件，其材料为T7或T8钢。球磨机钢球要求耐磨性高，并且韧性良好，钢球表面硬度>60HRC。某厂生产直径为120mm钢球，通常采用锻后余热淬火处理，锻造温度为1050℃，终锻温度为850℃，随后钢球淬入40-60℃水中。生产中发现，该方式处理的钢球超过50%出现裂纹开裂失效，严影响产品质量和经济效益。 

开裂钢球宏观检验发现，原材料方坯断面平整，呈脆断特征；工件断裂面位于钢球中心部位；钢球中心线上裂纹平直，上下两方向裂纹线为弧状；断面中间发现木纹状断口，距表面20mm部位断口平齐，有金属光泽，呈晶粒粗大脆性断口特征。扫描电镜微观观察断口形貌，开裂钢球微观断口为解理断口形貌；而距表面20mm区域，以脆性断裂为主，并有少量韧性断裂。另一断裂钢球观察发现，断面附近出现裂纹，局部断口呈棕红色，其断裂方式为沿晶断裂．其晶粒十分粗大。这表明钢球锻造加热中，存在热脆或过烧缺陷

分析认为，钢球淬火开裂与锻造及热处理工艺密切相关。锻造加热时间或温度控制不当，造成钢球过热或过烧，故晶粒粗大，工件韧性下降。另一方面，直径120mm钢球中心部位锻造变形小，冷却速度也较小，因而该部位再结晶晶粒粗大，造成钢球裂纹断裂最易先在中部发生。从热处理工艺分析，由于进行锻后余热淬火，钢球未进行球化退火处理，故晶粒粗大，并存在带状组织,同时，淬火马氏体中碳含量很高，锻后淬火中入水温度偏高，使钢球淬火应力增大。分析认为，直径120mm钢球采用水冷淬火，温度分布很不均匀，形成很高的组织应力，其表面呈压应力状态，内部为拉应力，内部拉应力是造成工件断裂的主要原因。此外，钢球水淬冷却能力强，且工件内层状组织粗大，接近心部处存在较硬的组织，使工件心部韧性差，存在裂纹开裂隐患。工件生产中淬火后未及时回火，淬火后应力很高而没有得到消除和释放，从而导致钢球开裂损坏。 

综上分析，提出高碳马氏体钢球防止开裂工艺改进措施如下：   

(1)锻造。加大锻造比，严格锻造工艺控制，防止锻后心部组织粗大。   

(2)在用超音频感应加热设备进行淬火前，应增加球化退火，细化组织，使工件淬火后呈细针状（细片状）马氏体，防止淬火后产生粗大组织。   

(3)降低钢球淬火入水温度，提高出水温度，可使工件淬火应力明显减小和缓和。   

(4)淬火后及时回火，消除淬火应力，稳定组织，进一步去除工件产生开裂的隐患。   

小编简单的讲述了高碳马氏体钢球淬火开裂的原因以及工艺改进，许多采用上述工艺改进后，钢球淬火开裂失效现象消除，工件热处理后质量优良，生产运行良好。小编也希望您在看看本文的理论知识后，及时应用到工作中去，生产出高质量的高碳马氏体钢球。