磨削裂纹分析

      近日对某客户渗淬产品进行分析，供参考。
万邦1009540垫片磨削裂纹分析报告
2011-7-23日下午，自万邦机械带回两个样件，其一为渗碳淬火回火后未予磨削的半个样件，另一样件为渗碳淬火回火后磨削至尺寸磷化后的样件。
    样件材料是20Cr，技术要求为：表面硬度15N89-92 ，有效硬层:0.55-0.75mm/513HV1。
    未磨削件平面尺寸厚6.8mm，磨削后尺寸为6.3mm。反映出该批工件的平均磨削量单边为0.25mm左右。
    目测未磨削件无裂纹。
    目测磨削件两面均有裂纹，但裂纹形态有明显区别。一面为龟网状裂纹，一面为沿内孔边缘向外的放射状裂纹。（见图1，图2，图3，图4）

      
图一：龟网状裂纹面    图二：龟网状裂纹局部放大图
      
图三：放射状裂纹面    图四：放射状裂纹局部放大图
对样件的表面进行轻载荷的表面洛氏硬度检验。龟网状裂纹面的表面硬度平均为89-90 HR15N。放射状裂纹面平均为90-91 HR15N。未磨削面91-92 HR15N。
将两个样件各切取一块镶嵌，进行金相检验和硬化层分布检验。用显微镜观察镶嵌试块，在龟网状裂纹面发现七条微裂纹（图5-11）其中图5和图6为明显的应力开裂裂纹，晶界处细，说明晶界强度较高。而图7-11裂纹两侧则宽而粗糙，说明虽是应力开裂裂纹，但晶界强度较低。另外在试块的其他三个面均未发现裂纹。


                                                
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图五    图六
      
图七    图八
      
图九    图十
     
图十一     
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分别检测四个面的有效硬化层见表1

表1，有效硬化层检测HV0.1

    距表面距离mm    0.05    0.1    0.15    0.2    0.25    0.3    0.35    0.4    0.45    0.5    CHD/513
   
磨裂件     龟网状裂纹面    553    583    658    634    578    568    563    525    529    475    0.46
    放射状裂纹面    610    599    578    507    503                        0.20



    距表面距离mm    0.1    0.2    0.3    0.4    0.5    0.6    0.7                CHD/513

未磨件        764    705    640    563    548    534    409                0.62
        684    677    573    589    573    529    475                0.63

未磨件两面的表层组织和芯部组织。见图十二，十三，十四。

           
图十二                        图十三                       图十四

初步分析：
7月9日万邦当时反馈有一批产品有效硬化层浅，要求返工。经同一样件复检双方共同确认，一侧有效硬化层0.69mm/513HV1。另一侧有效硬化层0.57mm/513HV1。金相反映一侧表面有0.05mm左右黑网，另一侧只有约0.01mm左右的黑洞。马氏体为板条状，较粗大。万邦反映该批产品的上一批同样件，两面的有效硬化层也相差在0.1mm以上。（该样已返万邦）
7月10日万邦又来同类型产品时，对其原始组织进行了金相分析。经微观观察发现试样左右两侧金相组织明显不同，一侧为条带变形的铁素体加珠光体。另一侧则为较粗大的等轴状珠光体加网状铁素体，同时伴有严重的魏氏组织。见图十五，十六，十七，十八。（该样块此次交万邦复检）

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图十五，A面表面                        图十六，B面表面

     

图十七，芯部                            图十八，芯部

根据以上分析初步结论如下：
一，    样件表层的裂纹为磨削裂纹，非淬火裂纹。
二，    淬火后如存在过多的内应力会诱导磨削裂纹的产生，但此批工件已无法验证磨削裂纹的产生是因为工件内应力过大所导致。
三，    样件两面磨削裂纹的形态不同，说明在同样的磨削条件下，同样的内应力，产生不同的结果可能与两面表层组织的不同有关，组织不均是导致磨削裂纹的主要原因。
四，    原始组织粗大的，带有魏氏组织的工件，在同样渗，淬，回火后磨裂倾向较大。
五，    任何一个工件要想作到完美，必须从原材料开始，每一道工序都严格把关，才能做到尽善尽美。
六，    此分析仅是初步分析，原材料的低倍组织，成份，改锻，锻后处理冷热加工协调都是十分重要的，由于缺乏更多具体资料，只能在现有基础上作此分析，供参考。


  精汇热处理
                                                 品质部      
2011-7-25
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分析的不错，磨削裂纹、热处理裂纹的确是一件非常头痛的事

可惜的是，这批产品客户说150度补充3小时回火后磨削没有裂纹，实际可能是没有认真捡，轻微的就放过去了，从技术角度要分析清楚，再拿出整改方案很难.......