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3t电子秤吊环表面开裂原因分析

时间:2017-09-14 10:22   来源:http://www.shzrhq.com   访问量:

3t电子秤吊环在调质过程中发生开裂。(用扫描电镜、光谱仪、硬度仪、金相显微镜对失效件进 行分析。结果表明材料中的夹杂物含量偏高和冷却介质采用不当是导致吊环表面开裂的主要原因

1.情况简介

3t吊环是某厂为常州某电子秤有限公司生产 的。材质为40Cr钢。共投料生产18件,调质后发 18件栓部全部开裂,栓部横截面直径为20mm 调质工艺为860T:,冷却介质为水。吊环的生产工 序如下:钢材进厂进行化学分析及力学性能复检下料加热—模锻打磨栓部机加工—磁粉探伤 调质栓部加工螺纹装配拉力试验磁粉探 伤。

2.理化试验

2.1化学成分分析

在开裂吊环栓部取样做化学分析,结果见表1

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2.2硬度测试

在开裂吊环栓部取样做硬度试验,在横截面上 沿直径方向从近表面开始每2. 5mm打一点,直至 中心,共5点,硬度值分别为312HV309HV, 309HV304HV  312HV(中心)。

2.3宏观检査

1为吊环栓部开裂的宏观形貌,裂纹肉眼可见,裂纹长70mm左右,裂纹较平直,其走向几乎沿 吊环栓部轴向开裂,无分叉。横向剖开后可见裂纹 深约10mm刚好裂至吊环栓部中心(见图2)。从 图2还可以看出裂纹从吊环栓部表面到中心的宽度 逐渐变窄,将试样沿裂纹方向劈开,观察到裂纹断口 呈黑灰色,说明裂纹附近已被氧化。裂纹尖端前方 原来未开裂的部分劈开后的断口呈银灰色。

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2.4金相检验

取栓部横向带裂纹试样,试样抛光后经4%硝 酸酒精侵蚀。在电镜下观察,吊环组织为回火索氏 体(见图3),从表面到中心部位组织相同,晶粒度都 7级左右。裂纹沿晶开裂,两侧未见明显脱碳,裂纹中隐约可见夹杂物(见图4 )。

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2.5 断口观察

5为裂纹断口二次电子像,由于裂纹断口表 面有铁的氧化物存在,使得沿晶断裂形貌变得不易 分别,在氧化物脱落的地方沿晶断裂特征明显。图 6为沿裂纹劈开后新鲜断口的二次电子像,该处形貌为韧窝断口特征,在韧窝内存在长条形夹杂物,经 电子探针测定为MnS

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3.吊环表面裂纹原因分析

从上面的检验结果看,化学成分满足标准要求, 说明不是因为化学成分的偏差以及混料导致热处理 过程的开裂;硬度试验表明表面的硬度和心部的硬 度几乎相同,说明吊环栓部完全淬透;宏观检査看出 裂纹沿纵向开裂,且是从表面向心部开裂;金相检验 说明金相组织正常,表面与心部组织相同且裂纹两 侧没明显脱碳;断口分析表明裂纹沿晶扩展,新鲜断 口具有韧窝特征,在韧窝中存在MnS杂物。

由于吊环栓部的直径较小为20mm在淬火冷 却时采用了水做冷却介质,冷却速度较大,使得吊环 栓部完全淬透,中心和表面都转变成马氏体,但中心 和表面的组织转变不是同时进行的,表面冷却得快, 发生奥氏体向马氏体的转变,待其转变已完成而 形成了一个坚固的马氏体外壳时,中心才开始进行 奥氏体向马氏体的转变。因为马氏体的比容大而伴 随有体积的膨胀;中心部分的这种膨胀使得表层受 到向外膨胀的拉应力作用,而中心则受到压应力的 作用。当表层的拉应力值达到或趄过钢的强度时便 可能形成由表面裂向内部的纵向裂纹。另外由于材 料本身存在较多的硫化锰夹杂物,栓部直径又相对 较小,即使采用冷却速度较慢的冷却介质也有可能 导致纵向开裂。因此导致吊环开裂的内因是材料本 身存在较多的夹杂物,外因由于冷却介质采用不当。

4.结语

由于吊环所用材料中夹杂物含量较多,冷却介 质又采用不当导致18件吊环全部报废。在后期的 生产过程中,加强了对原材料夹杂物的控制,同时更 换了淬火冷却介质,使得问题得到了很好的解决

 


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