Page 77 - 理化检验-物理分册2023年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202303020

12Cr2Ni4A 钢球面垫圈开裂原因

于 川, 张 俊, 刘卫东, 昝晓君

( 中国航发航空科技股份有限公司, 成都 610500 )
摘 要: 某航空发动机经工厂试车后, 发现其球面垫圈外圆发生开裂。采用宏观观察、 断口分
析、 能谱分析、 金相检验、 硬度测试等方法对该球面垫圈的开裂原因进行了分析。结果表明: 该球面
垫圈经氰化处理后, 在磨削加工过程中, 磨削温度过高导致磨削烧伤, 形成黑色团状区域, 该区域在
快速冷却后, 存在较大的残余应力, 从而在该区域产生磨削裂纹, 最终导致该球面垫圈发生开裂。

关键词: 12Cr2Ni4A 钢; 球面垫圈; 氰化处理; 磨削烧伤; 开裂

中图分类号: TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 03-0065-03

Crackin g causeof12Cr2Ni4Asteels p hericalwasher

YUChuan , ZHANGJun , LIU Weidon g ZANXiao j un
,

( AECCAeroScienceandTechnolo gyCo. , Ltd. , Chen g du610500 , China )

Abstract : Afterthefactor y testrunofanaero-en g ine , itwasfoundthatthes p hericalwasheroftheaero-

en g inecracked.Thecrackin greasonofthes p hericalwasherwasanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation ,

fractureanal y sis , ener gy s p ectrumanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.Theresultsshowthat

afterthec y anidationtreatment , the g rindin g tem p eraturewastoohi g h , resultin g in g rindin g burns , formin g ablack

ball-sha p edarea.Afterra p idcoolin g , therewasalar g eresidualstressinthearea , resultin g ing rindin gcracks ,

whicheventuall y ledtothecrackin g ofthes p hericalwasher.

Ke y words : 12Cr2Ni4Asteel ; s p hericalwasher ; c y anidationtreatment ; g rindin gburn ; crackin g
12Cr2Ni4A 钢是一种合金结构钢, 其淬透性较 1 理化检验
高、 冷变形塑性中等、 切削加工性良好, 经氰化处理
后表层硬度及耐磨性较高, 广泛用于制造航空发动 1.1 宏观观察
机重要受力耐磨零件, 如各种齿轮、 轴、 垫圈、 销子和 球面垫圈磁粉显示位置如图1所示, 将其清洗
活塞等 [ 1-3 ] 。某航空发动机经工厂试车后, 在对发动 后进行宏观观察, 可见加工痕迹沿着外圆圆周方向,
机安装的球面垫圈进行磁粉检测时发现外圆存在数 1 ~3 位置中的裂纹基本与加工方向垂直, 裂纹中
#
#
条裂纹, 打磨后再次检查仍显示有裂纹。该球面垫 间均存在黑色团状区域; 1 , 2 位置裂纹长度分别
#
#
圈的材料为 12Cr2Ni4A 钢, 其主要加工工艺为: 棒 为1.32mm 和0.52mm , 3 位置有2条裂纹, 长度

#

料→钻孔→热处理→车加工→氰化处理→磨削加工 分别为0.74mm 和0.39mm 。
→镀铜。垫圈外圆为氰化区域, 深度要求为 0.6~

1.2mm , 氰化处理后进行磨削加工。笔者通过一系
列理化检验, 查明了该球面垫圈开裂的原因, 以期为
提高球面垫圈的质量提供理论基础。

收稿日期: 2023-01-11

作者简介: 于 川( 1995- ), 男, 硕士, 助理工程师, 主要从事金相
检验及失效分析工作 图1 球面垫圈磁粉显示位置及宏观形貌

通信作者: 张 俊, 13568828354@163.com
5
6