Page 18 - 理化检验-物理分册2023年第六期

李平平, 等: 锻钢件中常见冶金缺陷造成的淬火开裂

图1 20CrMnMo钢齿轮轴宏观形貌

图2 齿轮轴裂纹处断口宏观形貌
1.2 理化检验 深度约为 1mm , 组织为针状回火马氏体 + 残留奥

1.2.1 扫描电镜( SEM ) 及能谱分析 氏体; 裂纹源处未见氧化层和脱碳层; 齿轮轴心部组
对图2中的断口进行扫描电镜和能谱分析, 结果 织为回火马氏体+贝氏体, 可见其处于完全淬透的

( 见图3 ) 显示线状裂纹源宽度约为0.1mm , 裂纹源区 状态, 即表层区域处于最大拉应力状态; 沿齿轮轴纵
密集分布着颗粒物, 能谱分析结果显示其主要成分为 向取样, 并对其进行非金属夹杂物检查, D 类评定级
氧化铝( 见图4和表1 )。裂纹源区氧化铝颗粒分布虽 别为0.5级, 未见其他类型夹杂物。

密集, 但单颗粒尺寸( 直径) 多数小于5 μ m 。 表1 裂纹源处颗粒物能谱分析结果 %
元素 质量分数
O 49.51
Al 45.40
Si 0.30
Cr 0.50
Mn 0.65
K —
Fe 3.64
1.3 小结
齿轮轴原材料洁净度良好, 纵向有典型的淬火
图3 裂纹源处SEM 形貌
裂纹, 根据放射状裂纹收敛方向可判断: 淬火开裂的
原因为沿齿轮轴近表面纵向分布的大尺寸夹渣。一
方面夹渣造成局部应力集中, 另一方面为齿轮轴完
全淬透, 淬火残余应力为相变应力型。在淬火过程
中, 夹渣处极易成为裂纹源, 上述夹渣实为大量聚集
分布的细小氧化铝颗粒, 为脱氧产物。

2 夹杂物造成的淬火裂纹

图4 能谱分析位置 2.1 案例分析
1.2.2 金相检验 该齿轮材料为 18CrNiMo7-6 钢, 制造工艺为:
沿图2中虚线处取样, 并将其置于光学显微镜 原材料➝锻造 ➝ 粗车 ➝ 轮齿加工 ➝ 渗碳 ➝ 淬火和
下观察, 结果如图5所示, 由图5可知: 表面渗碳层 回火➝精车➝钻油孔➝磨齿➝磁粉检测➝清洗, 清
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