Page 51 - 理化检验-物理分册2020年第二期

甘美露, 等: ４２CrMo钢蜗杆开裂原因分析

１．２ 化学成分分析
在开裂 蜗 杆 上 截 取 化 学 成 分 分 析 试 样, 使 用
ARL３４６０型直读光谱仪对蜗杆进行化学成分分析,
结果见表 １ .可见其化学成分均满足 GB / T３０７７－
２０１５ « 合金结构钢» 对 ４２CrMo钢的成分要求.锰的
质量分数虽未超标, 但在标准规定值的上限.合金钢
中合适的锰的质量分数可以增加其强度和硬度, 改善
合金钢的锻造性和可塑性, 但随着锰质量分数的增
加, 会增加奥氏体相冷却时的过冷度, 降低合金钢的
淬火温度, 并增大淬火应力, 使淬裂的倾向变大.
１．３ 淬火表面残余应力测试
采用 ProtoiＧXRD 型 X 射线应力分析仪, 按照
GB / T７７０４－２０１７ « 无 损 检 测 X 射 线 应 力 测 定 方
法»对 ４２CrMo钢蜗杆的淬火毛坯表面进行应力测
试, 测试前圆棒毛坯试样先用手持砂轮机打磨表面
及电解抛光腐蚀, 再测试其表面残余应力.测试方
图 １ 开裂蜗杆宏观形貌
Fi g 敭１ Macromor p holo gy ofthecrackin gworm 法为 同 倾 法,测 得 表 面 残 余 应 力 为 拉 应 力,
a lon g itudinalmor p holo gy ofthecrack b crosssectionofthecrack ３０５MPa .
表 １ 开裂蜗杆的化学成分( 质量分数)
Tab敭１ Chemicalcom p ositionsofthecrackin gworm massfraction ％
项目 C Si Mn P S Ni Cu Cr Mo
实测值 ０．３９ ０．２２ ０．８１ ０．００６ ０．００２ ０．０１ ０．０１５ １．１５ ０．１８
标准值 ０．３８~０．４５ ０．１７~０．３７０．５０~０．８０ ( ±０．０３ ) ≤０．０３０ ≤０．０３０ ≤０．３０ ≤０．３０ ０．９０~１．２０ ０．１５~０．３０

１．４ 微观分析

沿垂直于蜗杆轴线截取横向金相试样, 经镶嵌、
磨抛后, 可以观察到主裂纹贯穿蜗杆, 近似垂直于蜗
杆表面起裂, 然后较为平直地从表面向心部轴心延

伸, 延伸长度约为 １ / ４ 直径.裂纹在蜗杆表面略宽,
到未端时呈尖细状, 裂纹尾端呈线条状且不连续, 有

微裂纹不与主裂纹贯通, 具有淬火裂纹的典型特征,
如图 ２ 所示.
从蜗杆最大直径处取金相试样抛光后观察, 如
图 ３ 所示, 可见裂纹附近夹杂物情况较好, 未发现明
显有害夹杂物, 按 GB / T１０５６１－２００５ « 钢中非金属
夹杂物显微评定方法———标准评级图显微检验法»
A 法评定夹杂物级别为: A０．５ 级, B０ 级, C０ 级,
D０ 级.
１．５ 金相检验
将金相试样用 ４％ ( 体积分数) 硝酸酒精溶液浸
蚀后, 在金相显微镜下观察其显微组织形貌, 不同部 图 ２ 开裂蜗杆裂纹的微观形貌
Fi g 敭２ Micromor p holo gy ofthecrackofthecrackin gworm
位在不同放大倍数下的显微组织形貌如图 ４ 所示.
a bothsidesofthecrack b endofthecrack
蜗杆基体显微组织主要为回火索氏体, 按照 GB / T
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