金相分析確診連桿裂紋原因

鄧薇薇

摘要：對某型號連桿鍛件毛坯加工后滲透探傷檢查，發(fā)現(xiàn)連桿蓋油槽處有缺陷。通過熒光磁粉探傷和金相分析方法對其原因進行了分析。結(jié)果表明，在機加工溝槽的過程中，加工不當(dāng)是造成此裂紋形成的主要原因。

關(guān)鍵詞：連桿鍛件毛坯;油槽處缺陷;加工不當(dāng);連桿裂紋

中圖分類號：TG316

文獻標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.021

某公司為其用戶生產(chǎn)的某型號連桿鍛件毛坯，經(jīng)用戶加工后滲透探傷檢查發(fā)現(xiàn)連桿蓋的油槽處有缺陷，懷疑是鍛件毛坯出現(xiàn)問題，于是將有問題的兩件產(chǎn)品退回，對這兩件產(chǎn)品逐一進行了檢查、解剖和分析，其中本文主要以2號產(chǎn)品為例進行了分析。

1 退回產(chǎn)品的基本情況

連桿上蓋及下端如圖1所示。產(chǎn)品情況如表1所示。

2 熒光磁粉探傷

我們對產(chǎn)品首先進行了熒光磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)在連桿下端的溝槽側(cè)壁處存在多處缺陷，缺陷沿溝槽方向分布，位置如圖2所示，其他部位及上蓋未發(fā)現(xiàn)缺陷。

3 金相檢測

用熒光磁粉探傷確定缺陷位置后，在缺陷處分別取一個低倍及高倍試樣，同時在溝槽其他位置及上蓋分別取樣作對比試驗，以確定缺陷沿溝槽周向分布情況及在未加工溝槽處是否存在缺陷。

3.1 取樣位置及試驗項目

連桿上蓋及下端取樣位置如圖3所示。

3.2 低倍檢查

連桿蓋下端溝槽缺陷位置處取一個低倍試樣，用熱酸腐蝕后觀察其表面情況，發(fā)現(xiàn)在溝槽的兩側(cè)出現(xiàn)對稱的月牙形斑痕，與基體的顏色不同，溝槽右側(cè)斑痕區(qū)域還可見裂紋一條，如圖4所示。

處于同一個連桿頭部鍛件的上蓋，與連桿下端是一個鍛件整體，只是在后續(xù)加工中被剖開，但未加工溝槽。取其橫截面同樣用熱酸腐蝕后，對比觀察其表面，并未發(fā)現(xiàn)任何異常，如圖5所示。

3.3 高倍檢查

連桿蓋下端溝槽缺陷位置處取一個高倍試樣，用4%硝酸酒精腐蝕后在顯微鏡下看到整個色斑區(qū)域，如圖6所示。

取連桿下端沿溝槽周向不同位置的橫截面分別取兩個試樣做高倍對比試驗，具體取樣位置如圖7所示，經(jīng)4%硝酸酒精腐蝕后發(fā)現(xiàn)，在溝槽處均出現(xiàn)對稱的月牙形斑痕，說明該異常色斑組織是沿溝槽周向分布的。

4 分析

經(jīng)熒光磁粉探傷發(fā)現(xiàn)，在連桿下端的溝槽側(cè)壁處存在缺陷，沿溝槽方向分布。經(jīng)熒光磁粉探傷后確定缺陷位置，在缺陷處沿橫截面剖開，剖面兩側(cè)分別做高倍和低倍檢查。

對低倍試樣檢測面觀察發(fā)現(xiàn)，在溝槽的兩側(cè)出現(xiàn)對稱的月牙形斑痕，與大部分基體顏色不同，色斑沿溝槽周向延伸分布，同時肉眼可見在月牙形斑痕區(qū)域存在裂紋。而在與溝槽下端所處同一鍛件的上蓋的低倍對比試樣中，則未見任何異常情況出現(xiàn)，說明該缺陷是由于加工溝槽時產(chǎn)生的，而不是由鍛件毛坯產(chǎn)生的。

高倍試樣經(jīng)4%硝酸酒精腐蝕后在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)月牙形斑痕區(qū)域具有與基體組織不同的組織結(jié)構(gòu)。其中，基體組織為鍛件調(diào)質(zhì)處理后正常的心部組織，月牙形區(qū)域中心組織為重結(jié)晶組織，中間的深色區(qū)域為自回火過渡組織，說明在溝槽的機加過程中，溝槽表面曾經(jīng)重新被加熱到相變溫度以上，組織發(fā)生了轉(zhuǎn)變，成為與心部組織不同的組織，由于表面和心部存在溫差，在中間過渡區(qū)域發(fā)生了自回火的現(xiàn)象，在冷卻的過程中，體積收縮不均勻而產(chǎn)生了熱應(yīng)力，中間過渡區(qū)域由于應(yīng)力集中，超過了金屬的強度極限而產(chǎn)生了裂紋，裂紋周圍無氧化脫碳的現(xiàn)象。沿溝槽周向在距離裂紋的位置不同的地方取兩個試樣做高倍對比試驗，在溝槽處也出現(xiàn)對稱的月牙形斑痕，說明裂紋是沿著溝槽周向分布的。

5 結(jié)論

經(jīng)過以上分析得出，在機加工溝槽的過程中，由于加工不當(dāng)，產(chǎn)生了高溫，使加工位置處的金屬發(fā)生了組織轉(zhuǎn)變，而在自回火過渡區(qū)域內(nèi)，由于熱應(yīng)力的作用，超過了金屬的強度極限，致使金屬發(fā)生了開裂，因此加工不當(dāng)是造成裂紋的主要原因。

6 預(yù)防措施

為防止加工部位溫度過高，可選擇合適的刀具角度及適當(dāng)?shù)那邢饔昧?可通過增加冷卻液等方法，改善加工部位散熱條件。

參考文獻：

[l]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 10561-2005/IS0 4967：1998（E）鋼中非金屬夾雜物含量的測定標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗法lS].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.