熱處理裂紋
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
熱處理裂紋的視頻教程
ABAQUS 陶瓷熱應力-熱裂紋擴展--3D
在高溫工作下的陶瓷材料，不可避免地要承受熱沖擊的作用。特別是其結構在極端條件下的彈性、非彈性行為以及損傷，以及失效機理已成為研究的重點。熱沖擊下產生的力屬于非定常熱應力。由于溫度變化劇烈，會瞬間產生巨大內應力，從而導致材料的破壞。 對于在陶瓷表面存在預制裂紋的情況，在熱沖擊作用下，利用有限元擴展XFEM研究三維熱裂紋擴展的路徑。
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熱傳導模擬教程（涉及固體傳熱、對流換熱、輻射換熱設置以及后處理操作）
該算例是針對前面熱傳導模擬算例中，有部分學員提出關于一些設置為何需要那么設置的講解，該算例以一個簡單立方體模型進行講解。該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、空氣自然對流換熱等。在該視頻中詳細講解了從前處理的每一步操作設置，以及后處理的相關操作方法，并附帶有相關的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學習者掌握傳熱模擬的基本設置。
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熱處理裂紋的實例教程
典型的鍛造裂紋示例：
邊緣較多氧化物。
熱處理裂紋
淬火加熱過程中產生的裂紋與鍛造加熱過程形成的裂紋在性質和形態上有明顯的差別。對結構鋼而言，熱處理溫度一般較鍛造溫度要低得多，即使是高速鋼、高合金鋼其加熱保溫時間則遠遠小于鍛造溫度。由于熱處理加熱溫度偏高，保溫時間過長或快速加熱，均會在加熱過程中產生早期開裂。產生沿著較粗大晶粒邊界分布的裂紋；裂紋兩側略有脫碳組織，零件加熱速度過快，也會產生早期開裂，這種裂紋兩側無明顯脫碳，但裂紋內及其尾部充有氧化皮。有時因高溫儀器失靈，溫度非常高，致使零件的組織極粗大，其裂紋沿粗大晶粒邊界分布。
典型的淬火裂紋示例：
500X下，呈鋸齒狀，起始端裂紋寬，結束斷裂紋細小至無，裂紋處未發現異常冶金夾雜，沒有脫碳現象，裂紋呈鋸齒狀延伸，具有淬火裂紋的典型特征。
鍛造裂紋與熱處理裂紋產生原因
1、鍛造裂紋產生原因：鋼在鍛造過程中，由于鋼材存在表面及內部缺陷，如發紋、砂眼、裂紋、夾雜物、皮下氣泡、縮孔、白點和夾層等，都可能成為鍛打開裂的原因。另外，由于鍛打工藝不良或操作不當，如過熱、過燒或終鍛溫度太低，鍛后冷卻速度過快等，也會造成鍛件開裂。
2、熱處理裂紋產生原因：淬火裂紋是宏觀裂紋，主要由宏觀應力引起。
展開 熱處理裂紋的分類：非淬火裂紋——表面龜裂、表面邊緣T型裂紋；淬火裂紋——縱裂（組織應力型）、弧裂（局部拉應力型）、大型工件淬火裂紋（縱斷、橫斷）、邊廓表面裂紋（局部拉應力型）、脫裂、第二類應力裂紋（微觀裂紋，本次不討論）。
1.縱裂：
⑴縱裂的宏觀形態：
沿細長零件表面啟裂，在沿縱向擴展的同時，又以垂直表面的方向向截面內部擴展，形成外寬內尖的楔形裂口。縱裂的擴展總是終止于截面的中心處附近，外觀上看縱向單條裂紋和橫截面上的楔形裂口，是縱裂的基本宏觀形態。
⑵縱裂的形成條件：
淬透是縱裂形成的必要條件。小工件淬透后的應力狀態屬于組織應力型殘余應力，一般情況下組織應力的切向應力顯著大于軸向應力。因此形成組織應力型殘余應力是縱裂的應力條件。
⑶縱裂預防措施：
①采用較緩慢的冷卻介質，如油等 。也可用水、油雙液淬火，但水、油雙液淬火對于一些小件無實際使用價值。
②工件加熱避免過熱，出爐后可適當預冷，淬火后及時回火。
③加強技術管理技術培訓，切實對有關工藝操作人員進行淬裂理論教育。
展開 這種裂紋并不常見，其防治措施可以向焊縫中加入提高多邊化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
02
再熱裂紋
通常發生于某些含有沉淀強化元素的鋼種和高溫合金（包括低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、沉淀強化高溫合金，以及某些奧氏體不銹鋼），他們焊后并未發現裂紋，而是在熱處理過程中產生了裂紋。再熱裂紋產生在焊接熱影響區的過熱粗晶部位，其走向是沿熔合線的奧氏體粗晶晶界擴展。
防治再熱裂紋從選材方面，可以選用細晶粒鋼。在工藝方面，選用較小的線能量，選用較高的預熱溫度并配合以后熱措施，選用低匹配的焊接材料，避免應力集中。
03
冷裂紋
主要發生在高、中碳鋼、低、中合金鋼的焊接熱影響區，但有些金屬，如某些超高強鋼、鈦及鈦合金等有時冷裂紋也發生在焊縫中。一般情況下，鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及分布，以及接頭所承受的拘束應力狀態是高強鋼焊接時產生冷裂紋的三大主要因素。焊后形成的馬氏體組織在氫元素的作用下，配合以拉應力，便形成了冷裂紋。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂紋一般分為焊趾裂紋、焊道下裂紋、根部裂紋。
防治冷裂紋可以從工件的化學成分、焊接材料的選擇和工藝措施三方面入手。應盡量選用碳當量較低的材料；焊材應選用低氫焊條，焊縫應用低強度匹配，對于高冷裂傾向的材料也可選用奧氏體焊材；合理控制線能量、預熱和后熱處理是防治冷裂的工藝措施。
在焊接生產中由于采用的鋼種、焊接材料不同，結構的類型、鋼度，以及施工的具體條件不同，可能出現各種形態的冷裂紋。然而在生產上經常遇到的主要是延遲裂紋。
展開 近年來特種設備上低合金高強材料的應用越來越普遍，這與鍋爐壓力容器高溫高壓的工況有關，但特種設備在制造過程中往往發現焊縫在熱處理后發現裂紋，特別如2.25Cr-1Mo，13MoNiMoR等材料，這引起了制造廠的注意。
1.焊接接頭中裂紋的種類很多
結晶裂紋:焊接熔池凝固結晶時，在液相與固相并存的溫度區間，由于結晶偏析和收縮應力應變的作用，焊縫金屬沿一次結晶晶界形成的裂紋。此類裂紋只發生在焊縫中(包括弧坑)。
液化裂紋:焊接過程中，在焊接熱循環峰值溫度作用下，在多層焊縫的層間金屬與母材近縫區金屬中，由于晶間金屬/受熱重新熔化，在一定的收縮應力作用下，沿奧氏體晶界開裂的現象，有的文獻稱為“熱撕裂”。
高溫低塑性裂紋:在液相結晶完成以后，焊接接頭金屬從材料的塑性恢復溫度開始冷卻，對于某些特殊的材料，當冷卻到一定的溫度范圍時，由于應變速率和某些冶金因素的相互作用，引起塑性下降，導致焊接接頭金屬沿晶界開裂。一般發生在比液化裂紋的部位距熔合線更遠一些的熱影響區。
再熱裂紋:焊接后，在消除殘余應力熱處理或不經任何熱處理的焊件，處于一定溫度下服役的過程中，在一定條件下產生的沿奧氏體晶界發展的裂紋。事實上再熱裂紋是低合金高強鋼焊接性要解決的主要問題之一，特別是某些含有較多碳化物形成元素如 Cr，Mo，V，并可產生沉淀碳化物的低合金高強鋼和熱強鋼厚板焊縫中，往往就會在焊后消除應力熱處理過程中產生再熱裂紋，處理這些缺陷既費工又費時，對生產帶來很大影響。下面就再熱裂紋的形成機理和制造過程中的預防措施及檢驗方法進行簡析。
2.再熱裂紋的機理
再熱裂紋的形成，簡單來說就是晶內由于強化強度很大而晶界強度較弱，在焊后熱處理時，應力松弛時的形變集中加在了晶界上，一旦晶界應變超出了晶界的強度極限時，會導致沿晶界開裂產生裂紋。
展開 汽車轉向拉桿球接頭總成是汽車轉向拉桿的重要組成部分，而拉桿接頭是其連接和支撐的主體部件，故其是重要的保安件之一，不得有折疊、裂紋等缺陷，保證其內在質量尤為重要。而我們在生產過程中發現接頭鍛件出現裂紋，本文就其發生的前因后果及整改措施做如下介紹。
拉桿接頭產品介紹
⑴產品三維模型如圖1 所示，冷鍛件二維圖紙如圖2 所示。
圖1 產品三維模型
圖2 冷鍛件二維圖紙
⑵使用的材料為GB/T 699-2015 優質碳素結構鋼45#，圓鋼φ40mm。
⑶該鍛件的總體加工工藝流程為：棒料剪下料、300kW 中頻加熱爐加熱、300 噸電動螺旋壓力機鍛造、100 噸沖床切邊，然后轉網帶正火線進行正火，再進行拋丸、探傷，最后進行機加工。
產品問題描述
20 多年來我們穩定生產了幾千萬件合格的拉桿接頭產品，該產品熱處理要求是正火處理，在某班次生產過程中卻發現302 件產品出現裂紋，故對本批產品立即進行隔離封存，具體裂紋照片如圖3 所示。
圖3 產品出現裂紋
產品問題原因分析
鍛件產生裂紋，不外乎兩種，一種是鍛造裂紋，另一種是熱處理裂紋。
鍛造裂紋也就是鍛造完成后產生的裂紋，這里面可能有兩種產生的原因，一種是鋼材本身的質量問題導致的，如常見的非金屬夾雜物、砂眼、劃痕、裂紋、縮孔、皮下氣泡、發紋、白點和夾層等，在鋼材的表面或者內部存在，經過鍛打反應在鍛件上。第二種情況就是鍛造過程產生的，譬如鍛打溫度過高、過低，加熱過程中產生過燒或者過熱組織，包括鍛打工藝問題(即預鍛和終鍛型腔不匹配)、操作不當(把坯料預鍛時打的太薄)，金屬流線出現紊流，模具出現龜裂，也會造成鍛件產生裂紋。
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01 概述 OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
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在許多激光器或放大器設備中，熱透鏡起著重要的作用，因此應該在數值模擬中加以考慮。
在本文中，我首先簡要描述了熱透鏡的來源，然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應。
什么是熱透鏡？
當激光增益介質(例如激光晶體)被泵浦時，通常會產生一些熱量，這些熱量隨后需要通過熱傳導帶走。因此不可避免地會在增益介質中形成溫度梯度。形成激光的熱透鏡效應與以下物理機制相關:
折射率與溫度相關
近年來，熱成形鋼在汽車白車身中的應用逐年增加，為進一步改善該鋼的強塑性，微合金化處理被廣泛應用于熱成形鋼中。
Nb元素對熱成形鋼的組織性能調控作用顯著，可以有效細化原始奧氏體晶粒，形成的納米第二相會釘扎位錯，同時提高材料的強度與塑性。
LIANGJ等研究了Nb微合金化對商用38MnB5鋼組織性能的影響，發現添加Nb后，尺寸為20~50 nm的(Nb,Ti)c均勻分布在基體上
01 應用背景
熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊接的材料大多都是合金，而合金凝固自開始到最終結束，是在一定的溫度區間內進行的，這是熱裂紋產生的基本原因。焊縫金屬中許多雜質的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝固溫度，這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點的雜質推擠到凝固結晶的晶粒邊界，形成了一層液體薄膜，又因為焊接時熔池的冷卻速度較快
精彩直播預告
金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應用于各行各業。在以往，成形工藝的制定、創新，以及模具的設計都需要依靠大量的工程試錯進行迭代，從而優化工藝參數
摘 要：帶內螺紋的精密零件在經歷淬火-低溫回火的熱處理后發生了輕微的畸變，但是對于精密工程而言(如火箭發動機等),這些輕微畸變將會導致后續在裝配過程出現無法裝配的嚴重后果。使用有限元軟件及其子程序，考慮了應力影響相變和相變塑性，計算得到了熱處理過程中的溫度場、應力應變場，以及熱處理后的殘余應力分布和零件畸變，該畸變與生產過程中的裝配結果所顯示的畸變基本一致。針對裝配困難問題，結合數值模擬分析結果
前處理 (Pre-processing)
基本流程
進階熱澆道模塊的主要特色將會在此章節進行說明。首先，Moldex3D進階熱澆道模塊支持eDesign與Solid項目。進階熱流道分析的流程與傳統射出分析相似，因此相關基本功能的操作說明請參考前面章節內容。在前處理階段，需加入熱澆道系統中的三類型組件：
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