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1、測(cè)試背景

 

     客戶生產(chǎn)過(guò)程中，部分中軸五檔齒輪卡圈在裝配時(shí)發(fā)生斷裂?？蛻羲蜋z2pcs樣品，1#樣品為斷裂卡圈，2#樣品為同批次未使用卡圈，樣品如下圖1所示。

 

     卡圈材質(zhì)為65Mn（成分如下表所示），板材沖壓法制備。

 

     熱處理工藝：加熱至830~850℃淬油，回火溫度410~430℃，表面經(jīng)發(fā)黑處理，處理過(guò)程不接觸酸。根據(jù)客戶要求，對(duì)斷裂卡圈進(jìn)行失效分析測(cè)試，以期找出其斷裂原因。

 

 

 

 

2、實(shí)驗(yàn)方案

 

3、 測(cè)試結(jié)果

 

3.1宏觀形貌觀察

 

     斷裂卡圈斷面的絕大部分區(qū)域（B、C位置）呈亮灰色，且可觀察到許多小亮面，周邊(A位置)呈深灰色；從側(cè)面照片可以看出，斷面平整，無(wú)明顯塑性變形，說(shuō)明其整體為脆性斷裂。

 

 

3.2微觀形貌觀察及成分分析

 

     1.卡圈斷面邊緣小區(qū)域A位置可觀察到少量韌窩，為韌性斷裂；其他大面B和C位置呈冰糖狀，晶面光滑，且可觀察到一些二次裂紋，為沿晶脆性斷裂，但也存在少量穿晶斷裂。

 

     2.斷面A位置和B位置表面化學(xué)成分未見(jiàn)明顯異常。

 

 

 

 

3.3切片觀察

 

     1. NG和OK卡圈的基體中均無(wú)較大的夾雜物或氣孔存在。

 

     2. NG卡圈斷口及基體的金相組織與OK卡圈基體無(wú)明顯差異，均為保持馬氏體位向分布的回火屈氏體。

 

 

 

 

3.4硬度測(cè)試

 

     2個(gè)卡圈的硬度無(wú)明顯差異，且均符合規(guī)格要求。

 

 

4、分析討論

 

     1. NG卡圈斷面平整，無(wú)明顯塑性變形，整體呈脆性斷裂。

 

     2. NG卡圈斷面大部分區(qū)域呈冰糖狀，晶面光滑，為沿晶脆斷伴隨少量穿晶斷裂，且可觀察到一些二次裂紋，邊緣少部分區(qū)域可觀察到明顯韌窩，為韌性斷裂；斷面化學(xué)成分無(wú)明顯異常。

 

     3. NG&OK卡圈基體均無(wú)較大的夾雜物或氣孔存在，金相組織也無(wú)明顯差異，均為保持馬氏體位向分布的回火屈氏體。

 

     4. 斷裂卡圈的硬度符合規(guī)格要求，但接近管控上限。

 

5、 結(jié)論

 

     NG卡圈整體為脆性斷裂，發(fā)黑處理過(guò)程未接觸酸，且斷口無(wú)氫脆特征，排除氫脆可能。斷面沿晶斷裂位置晶面光滑，無(wú)第二相薄片或碳化物存在，金相組織及硬度均無(wú)明顯異常，排除過(guò)燒可能。

 

     65Mn卡圈中合金元素Mn含量較高，可促使雜質(zhì)在晶界處偏聚，降低材質(zhì)韌性；且鋼中P含量超過(guò)0.020%，也會(huì)促使材質(zhì)脆性增加。同時(shí)，卡圈硬度偏高（接近管控上限），回火溫度為410~430℃，較接近第一類回火脆性溫度（250~400℃）。

 

     綜上推測(cè)其為回火脆性導(dǎo)致的脆性斷裂。

 

6、改善建議

 

1.降低原材料雜質(zhì)含量

 

2.改善熱處理工藝（如適當(dāng)提高回火溫度）等。