Page 96 - 理化检验-物理分册2022年第十二期
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朱文凯, 等: 注塑机螺杆表面麻坑产生原因
氮化层组织的形成与38CrMoAlA 钢的化学成分、 氮化前
[ 3 ]
组织、 晶粒度、 氮化工艺等有着密切关系 。
由于38CrMoAlA 钢热轧态组织为粗大贝氏体,
晶粒 粗 大, 不 适 合 直 接 进 行 氮 化 处 理, 因 此 用
38CrMoAlA 钢制造的螺杆在氮化处理前需经过调质
处理, 其正常组织应是均匀的回火索氏体, 晶粒度为
6~7级 [ 4-5 ] , 这与调质处理试验所得到的组织相同,
但该螺杆的基体为粗大贝氏体组织, 晶粒粗大, 非常
类似于38CrMoAlA 钢的热轧态组织, 与调质处理后
的正常组织相差很大, 说明该螺杆在氮化处理之前存
在不良组织, 这种组织状态在经过氮化后一般不会发
生改变。粗大贝氏体组织使螺杆氮化扩散层的针状、
脉状氮化物加剧, 特别当晶粒粗大时, 晶界减少, 晶界
上合金氮化物数量就更多, 脉状氮化物显得又长又
粗, 并沿晶界分布, 使氮化层脆性增加 [ 6-8 ] 。
图 13 材料为 38CrMoAlA 钢的 ϕ 50mm 圆钢热轧态显微组织形貌
3 结论
螺杆螺旋齿的齿根、 齿顶及齿侧面均存在密集、
无规律、 肉眼可见的麻坑; 在螺杆螺旋齿的齿顶边角 ( 1 )螺杆表面麻坑 产 生 原 因 是 氮 化 层 组 织 不
部有基体脱落现象。经扫描电镜观察, 螺杆表面麻 良, 氮化层内存在针状、 脉状及沿晶界网状氮化物,
坑为不规则凹坑, 坑内有沿晶开裂剥落痕迹; 螺杆表 这种氮化物脆性极大, 又沿着晶界呈网状分布, 破坏
层麻坑属于表面不规则凹坑缺陷, 为非材料原因引 了金属基体的连续性, 导致表层脆性增加。
起的缺陷, 应与表层组织特性有关。 ( 2 )造成氮化层组织不良的原因与螺杆在氮化
螺杆螺旋齿的齿根、 齿顶及齿侧面的表面均有 处理前存在粗大组织有关。
一层氮化层, 层深约为 0.57mm ; 表面没有发现“ 白
参考文献:
亮层”, 因此氮化层仅有扩散层, 组织非常粗大。在
氮化层内分布着针状、 脉状和沿晶界的氮化物, 以及 [ 1 ] 邢学松, 龚红菊 . 挤 出 机 螺 杆 元 件 材 料 及 工 艺 分 析
沿晶界网状氮化物开裂的裂纹。螺杆表面麻坑为不 [ J ] . 塑料工业, 2000 , 28 ( 4 ): 27-28.
规则凹坑, 坑内有沿晶开裂剥落痕迹, 说明其形成与 [ 2 ] 王春涛, 赵丽萍, 顾平灿, 等 .38CrMoAlA 螺杆缺陷分
沿晶裂纹有关。在螺杆螺旋齿的齿顶边角处同样有 析及防止方法[ J ] . 浙江海洋学院学报( 自然科学版),
针状、 脉状及沿晶氮化物, 以及沿晶裂纹。螺杆表面 2007 , 26 ( 3 ): 300-302 , 354.
[ 3 ] 王小忠, 王俊 .38CrMoAl螺 杆 表 面 麻 坑 原 因 分 析 及
麻坑及裂纹均位于氮化层内, 麻坑处及附近的脉状、
改进[ J ] . 现代冶金, 2016 , 44 ( 2 ): 23-25.
沿晶氮化物较严重。
[ 4 ] 陆金二 .38CrMoAlA 钢 的 调 质 处 理 [ J ] . 铸 锻 热,
上述特征表明: 螺杆表层麻坑的产生原因是氮化
1993 , 8 ( 4 ): 31-35.
层显微组织不良, 氮化层内存在针状、 脉状及沿晶界
[ 5 ] 张业勤, 王俊丽, 钟平, 等 . 热处理工艺对 38CrMoAlA
网状氮化物。这种氮化物脆性极大, 又沿着晶界呈网
钢组织与性能的影响[ J ] . 科技导报, 2012 , 30 ( 3 ): 41-
状分布, 破坏了金属基体的连续性, 导致表面层脆性
45.
增加。在螺杆氮化处理后抛光时, 受抛光压力的作 [ 6 ] 陆卫东, 刘雪 燕, 李 耀 华, 等 .38CrMoAl钢 中 粒 状 贝
用, 在氮化层内晶界网状氮化物处萌生裂纹, 使得表 氏体对渗氮层组织和性能的影响[ J ] . 热 处 理, 2006 ,
面产生剥落现象, 导致螺杆表面出现麻坑。在螺杆螺 21 ( 4 ): 28-32.
旋齿的齿顶边角处产生基体剥落也是同样的原因。 [ 7 ] 曾会书, 李巍 .QDH 钢制凹模失效分析[ J ] . 理化检验
在表面氮化过程中, 螺杆表面形成了一层富氮的氮 ( 物理分册), 2012 , 48 ( 9 ): 622-624.
[ 8 ] 杨娥, 周杨 . 注塑机用 38CrMoAl钢料筒表面产生黑
化硬化层, 从而提高了螺杆表面的硬度、 耐磨性、 疲劳强
度等性能。如果表面氮化层组织粗大, 并存在针状、 脉状 斑的原因[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2022 , 58 ( 1 ): 49-
及晶界网状氮化物, 则会严重降低表面性能。这种表面 51.
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