15CrMo渗碳淬火主轴出现屈氏体组织造成装配过程时主轴弯曲变形

冰之幻术师

各位论坛的热处理前辈们，您们好！
想请各位前辈帮忙看一下我们公司主轴近期的一个质量问题：该主轴采用15CrMo材质，使用多用炉渗碳淬火加工，要求渗碳深度S1.2~1.5mm，硬度要求58~62HRC。但在加工完毕后装配过程中，有2件主轴发现装配转子套后弯曲变形严重，最大变形位置达到0.18mm，但主轴在装配转子套之前跳动均在0.002mm以内。
主轴简图如下：

我们将其中弯曲最严重的主轴使用百分表进行多次测量，发现跳动变形集中在〖Φ80〗_(+0.045)^(+0.048)后方，跳动情况在0.04~0.18mm，而该位置正是装配转子套的地方。主轴变形呈现 →↗ 趋势。
转子套同轴度保证在0.02mm以内，转子套与主轴属于两端过盈配合，中间间隙配合，采用50MPa的压力注入使转子套发生轻微变形然后装在主轴外圆上。该主轴是老产品，此前装配没有出现过弯曲变形的情况。
我们联系了加工该主轴的热处理厂家，对方采用多用炉渗碳淬火一次完成的工艺，设备记录的工艺如下：

随后我们将变形最大的该主轴外圆所在处切割后进行理化分析，化验报告如下：
1、表面硬度（HRC）：

2、心部硬度（HV1）：190.2   192.7   194.4；
3、渗碳硬化层深度：以 547.8测得硬化层深度为0.6mm；
金相检验
外圆：
1、淬硬层：针状马氏体，级别4级，见图1；               
2、心部：低碳马氏体+少量屈氏体+块状铁素体，见图2 ；
3、过渡区有少量屈氏体，见图3。
内圆：
1、淬硬层：针状马氏体，级别4级；               
2、过渡区有少量屈氏体。



通过上述报告，发现组织中存在屈氏体，分别出现在距离表层0.6mm位置的过渡区和心部组织内。
我想请教一下各位前辈，屈氏体组织是否是造成此次主轴弯曲变形的主要原因？产生屈氏体的原因是什么？

rclgy

针对你说的这种现象，我认为弯曲与组织没有关系。弯曲有可能是淬火变形随后校直，因工艺硬度高，即使校直后回火，应力消除也不会充分，有应力的存在工件会按原弯曲方向产生蠕变，造成成品尺寸超差。个人观点，仅供参考！

leeyoung007

从组织上来看，组织是不正常的。表面渗碳过渡层，碳浓度太“陡”，其次心部组织从形态来看，像是未溶铁素体。

冰之幻术师

rclgy 发表于 2015-4-14 15:48
针对你说的这种现象，我认为弯曲与组织没有关系。弯曲有可能是淬火变形随后校直，因工艺硬度高，即使校直后 ...

您好，感谢您的回复。关于您提到的弯曲校直的问题我也曾考虑过，因为主轴在渗碳淬火后经历了粗精磨两道工序（两个工序之间间隔较长，在一周以上），如果是校直后残余应力的问题，我认为会在磨削过程中会有一定的释放；且由于主轴精度要求较高，我们在最终的入库检验时都是放入20℃的恒温测量室保持48小时以上，然后再进行测量，曾经出现过轻微的变形，但弯曲在0.01mm之内，可以磨削修复。这两根主轴都是通过了最终检验环节的，送往装配之前，跳动都在0.002mm左右。但是此次出现0.18mm以上的变形还是首次，让我难以相信是单纯的校直应力引起的。

冰之幻术师

leeyoung007 发表于 2015-4-14 16:35
从组织上来看，组织是不正常的。表面渗碳过渡层，碳浓度太“陡”，其次心部组织从形态来看，像是未溶铁素体 ...

您好，感谢您的回复。我们通过金相分析也感觉该零件组织是存在问题的，不过不知道是否能造成如此严重的情况。公司的理化实验室认为出现屈氏体组织的确是不正常的，由于手头资料有效，我查找到的资料关于屈氏体组织对零件的影响都没有一个比较明确的案例说明，并没有找到可以佐证的证据。不知道您是否有这方面的资料可以分享？
我还想向您请教一下，关于您提及的碳浓度太“陡”这一情况，有什么严重的影响或者危害吗？非常感谢。

LINFH

关键是出现问题工件与正常工件的区别是？我认为心部硬度有问题！

冰之幻术师

LINFH 发表于 2015-4-15 12:55
关键是出现问题工件与正常工件的区别是？我认为心部硬度有问题！

感谢您的回复，不知您所指的是心部硬度有什么问题？硬度过低？我也曾考虑是否是由于冷却速度的问题，主轴界面较粗，但该主轴外圆表面硬度正常，如果出现屈氏体组织，网上的资料显示大多会出现硬度降低的情况，我还特选取几个位置分别测量了硬度梯度，发现在过渡区位置没有出现硬度突变的情况，走势比较正常。

LINFH

在过渡区出现屈氏体正常。还是检测出问题工件与正常工件的区别