摘 要:某型號(hào)拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪軸在感應(yīng)淬火后的校直工序中發(fā)生斷裂,采用宏觀觀察、金相檢 驗(yàn)、熱酸蝕試驗(yàn)等方法對(duì)斷裂原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明:驅(qū)動(dòng)輪軸在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生了局部過(guò)燒, 導(dǎo)致材料的強(qiáng)度和塑性大大降低,當(dāng)受到過(guò)大的外部作用力時(shí),零件發(fā)生了斷裂。
關(guān)鍵詞:驅(qū)動(dòng)輪軸;鍛造;過(guò)燒;斷裂
中圖分類號(hào):TB31;TG115.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1001-4012(2023)04-0029-02
某型號(hào)拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪軸在感應(yīng)淬火后的校直 工序中發(fā)生斷裂,該驅(qū)動(dòng)輪軸材料為42CrMo鋼,加 工工藝流程為:棒料→鍛造→調(diào)質(zhì)→機(jī)械加工→感應(yīng) 熱處理→校直。驅(qū)動(dòng)輪軸整體經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,硬度為 262~302HB,外表面經(jīng)過(guò)感應(yīng)淬火處理,感應(yīng)淬火后 硬度為50~57HRC,淬硬層深度為7~9mm。
筆者采用一系列理化檢驗(yàn)方法對(duì)該驅(qū)動(dòng)輪軸的 斷裂原因進(jìn)行分析,以防止該類事故再次發(fā)生。
1 理化檢驗(yàn)
1.1 宏觀觀察
驅(qū)動(dòng)輪軸斷口無(wú)明顯塑性變形,斷口邊緣比較 平整,心部粗糙,斷口宏觀形貌如圖1所示。
1.2 掃描電鏡分析
采用ZEISSEVO18型掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪軸斷口的中心部位進(jìn)行觀察,在斷口心部 位置存在晶界熔融特征(見(jiàn)圖2)。零件在加熱過(guò)程中,溫度過(guò)高導(dǎo)致零件過(guò)燒。過(guò)燒造成晶界熔化和 晶界開裂等不可消除的缺陷,嚴(yán)重降低了材料的塑 性和強(qiáng)度[1-2]。
1.3 金相檢驗(yàn)
將驅(qū)動(dòng)輪軸斷口沿軸線剖開,經(jīng)過(guò)拋磨、腐蝕 后,利用光學(xué)顯微鏡觀察其顯微組織?？梢钥吹綌? 口心部的顯微組織為回火索氏體,未發(fā)現(xiàn)異常組織 (見(jiàn)圖3)。整個(gè)剖面上有大量的黑色網(wǎng)狀裂紋(見(jiàn) 圖4)。黑色網(wǎng)狀裂紋是材料在過(guò)燒溫度下,晶界位 置存在磷、硫等元素聚集留下的痕跡,在后續(xù)的熱處 理加工過(guò)程中,無(wú)法消除這種組織的影響[3-6]。
在驅(qū)動(dòng)輪軸上未經(jīng)鍛打、經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)的部位取樣, 將試樣放在光學(xué)顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)該試樣為正常 的回火索氏體(見(jiàn)圖5)。
1.4 硬度測(cè)試
用 HB-3000B型布氏硬度計(jì)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪軸的心部 硬度進(jìn)行測(cè)試。用 HR-150G型高精度洛氏硬度計(jì) 對(duì)驅(qū)動(dòng)輪軸的表面硬度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如表1所示。
1.5 熱酸蝕試驗(yàn)
在斷裂的驅(qū)動(dòng)輪軸上未經(jīng)過(guò)鍛打、經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)的 部位取樣,進(jìn)行熱酸蝕試驗(yàn)。熱酸蝕后輪軸的宏觀 形貌如圖6所示。
2 綜合分析
斷口心部的SEM 形貌顯示:驅(qū)動(dòng)輪軸斷口心 部位置有明顯的晶界熔化形成的自由結(jié)晶面和一些 孔洞,說(shuō)明零件在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了由于加熱溫度 過(guò)高導(dǎo)致的過(guò)燒現(xiàn)象。
金相檢驗(yàn)結(jié)果顯示:垂直于驅(qū)動(dòng)輪軸斷口的整 個(gè)剖面上有大量黑色網(wǎng)狀裂紋,說(shuō)明該區(qū)域發(fā)生了高溫過(guò)燒。在該驅(qū)動(dòng)輪軸的加工過(guò)程中,只有鍛造 和調(diào)質(zhì)兩道工序?qū)α慵w進(jìn)行加熱,有心部組織 過(guò)燒的可能。
由金相檢驗(yàn)結(jié)果可以看出:斷口處及經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)、 未經(jīng)過(guò)鍛打部位的顯微組織均為正常的回火索氏 體。熱酸蝕結(jié)果顯示,驅(qū)動(dòng)輪軸未經(jīng)過(guò)鍛打、經(jīng)過(guò)調(diào) 質(zhì)的部位不存在黑色網(wǎng)狀裂紋和孔洞,兩者都說(shuō)明 驅(qū)動(dòng)輪軸在調(diào)質(zhì)過(guò)程中未發(fā)生過(guò)燒現(xiàn)象。
該驅(qū)動(dòng)輪軸在調(diào)質(zhì)熱處理過(guò)程中未發(fā)生過(guò)燒, 結(jié)合驅(qū)動(dòng)輪軸的加工工藝,最終確定驅(qū)動(dòng)輪軸在鍛 造過(guò)程中發(fā)生了局部過(guò)燒現(xiàn)象。
3 結(jié)語(yǔ)
驅(qū)動(dòng)輪軸在鍛造過(guò)程中發(fā)生局部過(guò)燒現(xiàn)象,引起 材料的塑性和強(qiáng)度下降,進(jìn)而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪軸在校直應(yīng) 力的作用下發(fā)生開裂。建議嚴(yán)格控制鍛造過(guò)程中的 加熱溫度和保溫時(shí)間,以防止該類現(xiàn)象再次發(fā)生。
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<文章來(lái)源>材料與測(cè)試網(wǎng)>期刊論文>理化檢驗(yàn)－物理分冊(cè)>59卷>4期(pp:29-30)>