材料Y15螺母断裂分析?

yzf200305

1、螺母材料为:Y15,要求:0.35~0.5mm,HRC58~62;渗碳淬火,
2、实测硬化层为:0.42mm,表面硬度为:HRC61,62
3、螺母内滚道跟钢球接触受力
    1）在寿命测试中发现外圆面出现如DSC00687.JPG所示裂纹(外圆面处磨出的平面为客户在测试过程中弄出来的,意在确定裂纹有多深),
    2）内滚道在拆卸后发现如DSC00694.JPG所示的磨损情况，牙已崩掉！螺母未达到要求的运转次数。
4、问题：
    1）外圆面裂纹产生的可能原因？
    2）牙崩掉的可能原因？
    请各位同行谈谈自己的看法

秋天的风

个人看法:
1）外圆面裂纹产生的可能原因？
可能是心部硬度太低,整体强度不够,内部钢球受压使其胀裂.
2）牙崩掉的可能原因？
螺纹部分渗碳淬火后太脆.

magicmotor

热处理新手第一次尝试分析。
1.根据图片裂纹整齐看出应该工件工作受径向力，和第一张图中基准的右向轴向力。
2.螺母外表裂纹三道在内滚道圆弧正上方处，并未延伸到内滚道处，说明裂纹源在外表浅层。根据内滚道岸情况像是硬化层剥落。
3.内牙崩落原因分析：心部强度太低，导致工件在工作时的载荷下较脆的渗碳层易碎裂、剥落。
是不是有可能渗碳时扩散时间不够？
    其实我分析时自己也有很多东西搞不明白，比如说外表面裂纹的产生？有点想不通，回火的问题也可能导致这样的情况啊？楼主应该提供金相和相关热处理资料。
随便尝试下。欢迎高人指正。。
坐等高人正解。

戴铭

几个不确定的思路：
1、基体强度太低，零件运转一定次数才开裂，裂纹不深，但有缝隙。有必要测一下尺寸变化？长度或弯曲。
2、牙崩掉都在一侧？按测试状况不知道正常不？如果不正常，哈哈，你知道要做什么了。

[ 本帖最后由 戴铭 于 2008-12-1 19:24 编辑 ]

wangqinghua196

初步认为:渗碳层质量有问题。

黄华山

失效原因 :1 基体硬度太低,工作时渗碳层会产生裂纹 .
                    2  牙渗碳后太脆,应经过局部回火后或采取防渗处理.

戴铭

感觉像外表有一层脆皮巧克力的奶油冰果 :lol

yzf200305

谢谢各位的发言!金相测试出来了:表面淬火组织为针状M+残余A,5级,渗碳层还好,淬火5级稍有点不大好

东南西北

楼主你的检验结果不能说明裂纹产生的原因吧，从线切割面来看，裂纹为穿透性的，个人想法，不单单是渗碳层表面组织不太好就可以解释的。从照片看，沟道磨损严重并单边受力，在裂纹位置，外径突起，是否可以分析零件在使用过程中受力、润滑等情况。

戴铭

我感觉不是穿透的，后画上的。

qibao9891

根本原因：材料选用不当。

Y15含磷量较高，渗碳后，表面含碳量升高，冷脆。

应采用20Cr等材料。

yufeng102030

y15的材料我们是用来做阀芯 可是怎么渗碳淬火都会硬度不均匀 但是换做20Cr的材料的话 加工部方便 头痛

gtn1314

Y15为硫系易切削钢，不知道MnS方向怎么样？加工时有没有注意？不会是硫化锰为裂纹源导致脆性开裂吧？
裂纹为脆性开裂，线切割似乎已经裂穿，且和螺纹底部尖角重合，有没有考虑应力集中对裂纹的影响？
实话讲，这种材料用于渗碳淬火，风险还是挺大的，对工艺控制要求肯定很高，再说这种材料用于渗碳淬火，MnS的形态要求也较高，如果较粗大，是很容易出现开裂的。
所以，我认为：1. 选材要考虑，是否可用其它材料替代；2. 无法替代，进货检验严格控制硫化锰形态；3.加工注意方向性；4. 螺纹倒角尽量大，防止应力集中5. 渗碳淬火温度尽量底，走工艺下限；6. 找有扫描电镜分析经验的大学或厂家分析断裂机理，进一步寻找根本原因。
如果以上均无效，建议送北航或北京航空失效分析中心，彻底分析开裂原因，之所以推荐这两家，是因为最近碰到一家研究所也乱搞失效分析，结论明显与生产实际不符。

yufeng102030

我很想请教一下你的渗碳工艺，主要是渗碳温度及碳势，淬火介质?再来看渗碳质量

zbw99012333

我发表一下个人意见：1、首先我们必须了解应用环境（在突然断裂是否对人生会产生生命问题）；2、寿命测试中螺杆所属的力是静应力还是动应力等等；3、进行断口分析及金相等分析判断失效原因。因为任何产品从设计到制造再到成品的目的最后是为了创造有价值的产品（可以为公司挣钱）；我认为这是我们做失效分析时候要考虑到的一个基本思路吧。
以上是个人观点，供大家参考一下；希望能对刚刚入行的失效分析人有所帮助！