产品表面出现微裂纹

jixieman · 发表于 2015-8-10 15:59:43

产品为空心圆柱体，外径13，壁厚2.5mm，渗碳淬火 0.3~0.5mm，表面硬度要求78~83HRA，有效硬化层深度 0.53 ，表面硬度实测为80.5HRA，在打有效硬化层时发现，距离表面有微裂纹，如下图所示，该裂纹正好位于表面打过硬度痕迹处，所以我们推断是测量硬度时引起的裂纹。但为什么会出现裂纹呢。金相马氏体1~2级，碳化物1级，请各位分析一下。

fengyonghe · 发表于 2015-8-10 16:40:48

再腐蚀看看与组织的关系

chaijiadashao · 发表于 2015-8-10 18:25:49

1.表面有夹杂
2.看裂纹末端形态，应该是淬火前裂纹。
问题:
1.什么材料
2.淬火温度，保温时间
3.渗层要求，目前已达到多少？（楼主文字没表达清楚）
4.使用什么淬火介质，使用温度是多少？
5.渗碳淬火前有无探伤

jixieman · 发表于 2015-8-10 18:45:55

chaijiadashao 发表于 2015-8-10 18:25
1.表面有夹杂
2.看裂纹末端形态，应该是淬火前裂纹。
问题:

材料ML20Cr
淬火温度：850℃
保温时间 1h
渗层要求：0.3~0.5 实际测量0.53
淬火介质：油温度70℃
淬火前无探伤

chaijiadashao · 发表于 2015-8-10 19:23:16

我怀疑渗层过深，导致应力过大。楼主可以做一炉试试，把渗层调到0.35-0.45范围试试。油温最好降到60度，把搅拌速度降低。如果解决了，麻烦楼主通知一下，谢谢。

sudenzhi · 发表于 2015-8-10 19:56:58

淬火后是否及时回火？回火充分否？

fengyonghe · 发表于 2015-8-10 20:50:28

本帖最后由 fengyonghe 于 2015-8-10 20:52 编辑

“ 距离表面有微裂纹”的表述我不理解，裂纹的产生过程似乎是：打硬度——淬火——再打硬度时发现原压痕处有裂纹。如果是这样，以后还会出现类似裂纹。这是尖角效应引起的淬火裂纹，包括凸角和凹角。网友们提出的避免方法应该有效。

伯龙马 · 发表于 2015-8-11 05:58:11

你的照片是放大多少倍？

jixieman · 发表于 2015-8-11 08:25:51

伯龙马发表于 2015-8-11 05:58
你的照片是放大多少倍？

在100x镜头。。。。。

jixieman · 发表于 2015-8-11 09:08:01

抽检我们库存产品，没有发现这样的问题，但是如果在产品表面上打个洛氏硬度，然后用线切割在靠近硬度点的位置横向切割下去，再进行抛光，会看到有裂纹出现。所以我们基本确定压痕导致了裂纹，但我想问的是为什么打硬度位置容易出现微裂纹。是正常现象吗

伯龙马 · 发表于 2015-8-11 09:48:43

jixieman 发表于 2015-8-11 09:08
抽检我们库存产品，没有发现这样的问题，但是如果在产品表面上打个洛氏硬度，然后用线切割在靠近硬度点的位 ...

这种现象可能是由于淬火后表面硬而脆，当表面呈现拉应力时已经孕育着开裂的危险，当有外力的附加时助长裂纹产生。

zhaoyun123 · 发表于 2015-8-11 16:54:00

伯龙马发表于 2015-8-11 09:48
这种现象可能是由于淬火后表面硬而脆，当表面呈现拉应力时已经孕育着开裂的危险，当有外力的附加时 ...

这种状态对于以后使用危险吗？需不需要消除？

伯龙马 · 发表于 2015-8-11 17:24:10

zhaoyun123 发表于 2015-8-11 16:54
这种状态对于以后使用危险吗？需不需要消除？

从断裂力学角度说，肯定影响使用寿命，即裂纹扩展导致断裂。应当设法把应力降下来。

两湖两广两河山 · 发表于 2015-8-11 20:02:20

本帖最后由两湖两广两河山于 2015-8-11 20:10 编辑

此案例很有意义！
1 它反映了薄壁浅层渗碳淬硬的特点，由于渗碳时间短（这样的渗层深度，渗碳45min～1h足矣），因而渗层常只有高碳势的强渗层，而没有扩散层！如果测量硬度梯度，曲线变化很陡，即高硬度迅速转向基体的低硬度。在这样浅的高碳高硬度层，如果用较大载荷测硬度，有可能在硬化层中产生微裂纹。
2 裂纹呈“Y”形，说明导致产生微裂纹的应力不高。一般如果是淬火裂纹，会较深，裂纹的扩展具有很强的穿透性。而浅层渗碳淬硬，因硬化层浅，测试硬度时压头的压入深度和压下的痕迹范围较小，因而产生的应力较小，微裂纹产生后不具有较大的穿透能力，裂纹扩展的前沿出现分叉，呈“Y”形。这一特点，与渗碳淬硬的高硬度表面磨削裂纹形貌特征有些相似。
建议网友对样品侵蚀一下在拍照上传给大家，“Y”裂纹的深度基本在硬化层内，尚未深入到基体组织。
3 薄壁浅层渗碳淬硬后，及时回火是必要的。

luoxz1990 · 发表于 2015-8-11 22:10:40

热处理工艺要调整，应该降低应力

伯龙马 · 发表于 2015-8-12 05:50:35

请楼主用金相验证一下裂纹的总深度，是否与淬硬层大致相同。

jixieman · 发表于 2015-8-12 16:44:21

裂纹总深度检测0.2mm ,和回火温度有关系吗我们的产品比较小，一般选择的回火温度有三种 150℃、170℃ 、180℃ 保温2.5h.

伯龙马 · 发表于 2015-8-13 10:47:32

jixieman 发表于 2015-8-12 16:44
裂纹总深度检测0.2mm ,和回火温度有关系吗我们的产品比较小，一般选择的回火温度有三种 150℃、170℃ 、 ...

你的零件比较小，其回火时间还可以，但回火温度最好不要低于180度，参见下图

jixieman · 发表于 2015-8-16 09:39:01

经过实验对比，180℃出现裂纹机率要比170℃出现的机率低了很多。

heliang28345 · 发表于 2015-8-17 06:13:06

本身就是薄壁筒件，又渗碳又淬火。热处理以后表面残余应力一定不小。要看这个零件的使用环境了，如果壁面不受力，那没问题。如果壁面以后使用时会受垂直壁面的力，那可能会在使用过程中出现裂纹并导致失效。

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