一種42CrMo調質低速軸裂紋分析

一種42CrMo調質低速軸裂紋分析

劉久成

產品信息介紹見表1，熱處理工藝見圖1，淬火冷卻介質參數見表2。

產品回火后在精車過程中發現端面邊緣出現裂紋，同一筐產品只有此種產品有裂紋。本樣品為機加工后的圓鋼，經調質后端部邊緣開裂，故對此失效原因進行分析。

選取開裂樣品進行線切割，對上述缺陷截面磨拋、超聲清洗、烘干，利用體視顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜儀及金相顯微鏡進行綜合分析。

表1 產品參數和工藝要求

表2 淬火冷卻介質參數

樣品斷面嚴重氧化，無金屬光澤（見圖2～圖5），裂紋源為端部中央部分，呈弧狀向邊緣裂開。由斷口微裂紋可判斷其斷裂為沿晶開裂，斷口沿晶界產生和發展，外形曲折而不規則。

由顯微形貌可以看出淬火組織為回火索氏體（見圖6）。組織正常，裂紋沿縱向擴展，裂紋兩邊緣有明顯的高溫氧化物層，并存在較多微裂紋，且微裂紋中亦存在高溫氧化現象（見圖7～圖13和表3），開裂起始方向不同于裂紋擴展方向（見圖14）。且裂紋尾部不尖銳，說明裂紋部位經歷過很高的溫度，而加工過程并無跑溫、超溫問題發生，結合工藝流程，推測該裂紋在熱處理之前已經形成，在隨后的淬火和回火過程中進一步擴展。

圖1

圖2 取樣位置

圖3 缺陷母體形貌

圖4 缺陷掉塊形貌

圖5 缺陷掉塊形貌放大

圖6 樣品金相組織（電鏡）

圖7 樣品截面金相（箭頭處為不同區域微裂紋，內部為高溫氧化物）

圖8 微裂紋與開裂處氧化物

圖9 開裂處氧化物

圖10 微裂紋及氧化物（電鏡）

圖11 微裂紋及氧化物電鏡

圖12 開裂區域夾雜缺陷

圖13 樣品開裂表面形態

圖14 微裂紋與主裂紋的擴展方向

表3 缺陷樣品微區成分圖譜

劉久成，唐山亞捷機械有限公司。