淬火纵向裂纹的有限元模拟

刘玉^1,2，左训伟¹，陈乃录¹，戎詠华¹，刘少俊³

1. 上海交通大学材料科学与工程学院2. 上海工程技术大学材料工程学院3. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘 要：淬火纵向裂纹在热处理工业中十分常见。本工作结合实验和有限元模拟的方法对16 mm直径的42CrMo圆柱件在不同的淬火介质（清水、油、盐水单液淬火和清水-油双液淬火）及淬火工艺下的淬火开裂现象进行了研究。经过清水淬火后的圆柱件均出现了纵向裂纹,但经油、盐水和清水-油双液淬火后的试样均未出现裂纹。通过有限元方法对以上不同淬火工艺的淬火应力进行了计算,根据计算结果对全淬透淬火件的淬火应力分布进行了分析。残余应力计算结果表明,42CrMo圆柱件在清水中淬火开裂的原因是由其表面较高的拉应力引起;经盐水淬火后的试样表面应力状态为压应力,其对淬火开裂的预防具有有益作用。基于淬火开裂实验和热应力及相变应力的计算结果,提出了两种预防全淬透件纵向开裂的方法。通过分析样品在清水淬火时的瞬时应力,对淬火开裂时的时间进行了估计。

关键词：淬火纵向裂纹;有限元模拟;淬火应力;