42CrMo圆轴断口分析

mnms34 · 发表于 2009-1-7 13:01:45

材质：42CrMo
状态：调质，表面高频淬火

1区：较致密的细纤维区，深灰色，疑似裂纹源区
2区：放射区，浅白色，裂纹较快速扩展区
3区：表面光滑致密，疑似断裂前匹配断面摩擦所致，或为剪切唇
另表面有约2mm致密瓷状区，为表面淬火区。
外圆表面未发现明显加工缺陷，

请专家判断断裂性质，

紫琅人 · 发表于 2009-1-7 14:25:38

从断口看，一区，二区晶粒比较粗，而且有缩孔疏松状况，
个人呢认为是材质有问题，不妨进步的检验，比如金相，缺陷的查看

钢铁医生 · 发表于 2009-1-7 16:30:11

原帖由 紫琅人 于 2009-1-7 14:25 发表
从断口看，一区，二区晶粒比较粗，而且有缩孔疏松状况，
个人呢认为是材质有问题，不妨进步的检验，比如金相，缺陷的查看

这么就认为是材料问题啊，你太有才了

1区：较致密的细纤维区，深灰色，本来就是裂纹源区

[ 本帖最后由钢铁医生于 2009-1-7 16:31 编辑 ]

钢铁医生 · 发表于 2009-1-7 16:32:11

我看那里是否有个机加工台阶

mnms34 · 发表于 2009-1-7 18:09:30

另说明一下，因使用过一段时间，1区外表面被磨得光滑锃亮，原有的加工痕迹已经没有了

wangqinghua196 · 发表于 2009-1-7 19:09:23

我看还是基体的质量有问题-----基体热处理调质有问题！我倾向于基体硬度太高或不均匀！
高频热处理应该没有什么问题。
楼主没有介绍工件的技术要求以及检测结果。

天天小非 · 发表于 2009-1-7 19:35:47

应该是本身具有裂纹.
不然不会有这样的淬硬层现象

MYG · 发表于 2009-1-7 21:08:04

这个断口不大好说，我认为3区较光滑，是断裂源区。

mnms34 · 发表于 2009-1-7 21:31:54

外单位拿来鉴定的，具体技术要求不明，都是一些私营小企业外购的配件，我从断面判断，裂纹起源于1区与高频淬火交界处，如果这里硬度差很大的话，可能性就很高的，深入的分析要等明天取样后

HRC · 发表于 2009-1-7 22:39:53

我的分析，不一定对：
1、断口一圈颜色较深，是有油的原因引起的（污染）。
2、工件是瞬断的。
3、裂纹源在1区。
4、是撕裂断口，从1到2，再到3，3是剪切唇。

浪翻云 · 发表于 2009-1-8 08:32:44

我认为这是很典型的外力过大造成的断裂现象，材质本身和热处理都没有问题。
1区如果是使用前裂纹，应该有些黑色的凹坑才对。断裂是由瞬间受力太大造成的。
建议被检验的厂家，换一种性能更好的材质。或改变热处理工艺提高材料抗冲击性的潜力。

wujunfeng610 · 发表于 2009-1-8 12:07:38

裂纹这样扩展,断裂

mnms34 · 发表于 2009-1-8 22:38:32

1、断口分析：
图见一楼

该轴断裂起源于1区与表面淬火层交界处，经过1区缓慢
扩展，2区不稳定快速扩展，最后在3区形成剪切唇并最后断裂。
在断裂前，由于该轴仍在使用，故两断面相互摩擦形成3区光亮表面。

2、低倍试验：

图为低倍试片组织，应为连铸材，单侧发现箭头1所指横向发达树枝晶
及晶间微裂纹，箭头2处发现表面高频淬火层淬火裂纹。

箭头1所指处的缺陷

箭头2所指表面淬火层淬火裂纹

淬火裂纹全貌

3、高倍检验：

50×
淬火层形貌，感觉颜色异常，正常高频表面淬火层会比基体颜色为深
淬火层实测1.46mm

                              500×
淬火层组织，为淬火马氏体+残余奥氏体，正常组织
应为回火马氏体+碳化物

                              1000×
淬火层提高放大倍数后的形貌，产生此组织的原因为未自回火
或自回火不足，常规轴类表面高频淬火后需经自回火。

200×
过渡层形貌

                              500×
基体组织形貌，组织为回火索氏体+少量析出铁素体

4、综上，该轴断裂的主因为高频淬火后未回火残留
的淬火应力，次因为连铸钢材上残留的粗大树枝晶和
晶间裂纹等冶金缺陷。

以上后续分析及结论，请论坛专家讨论和指教。

[ 本帖最后由 mnms34 于 2009-1-8 22:41 编辑 ]

wscn512 · 发表于 2009-1-9 20:54:23

通过后续分析更证明了3区为裂纹源区，因为3区存在台阶。台阶为应力集中的表现,表层淬火产生多个裂纹在外力的作用下扩展连接形成裂纹源。且3区比较平滑证明裂纹为疲劳裂纹。1区有贝纹线是裂纹扩展区，2区最终断裂区。我不知道此轴是什么零件，但凭我的经验表面淬火层太薄易出现裂纹，这样的淬硬层除了产生内应力及不持久的抗磨能力对零件无任何好处。关于淬硬层深度而言最好根据有关标准加工，例如抽油杆SY/T5029-2006中规定淬硬层深度为直径的5%~13%.

psy11424 · 发表于 2009-1-9 22:56:28

同意楼上观点

戴铭 · 发表于 2009-1-9 23:04:58

轴表面裂纹在周边形成多处裂纹源，向轴心方向扩展，最后瞬时断裂源在1区的裂纹前沿。

MYG · 发表于 2009-1-9 23:10:48

根据补充的图片及描述，我认为断裂的顺序是3--1--2，其中3区开裂扩展较缓慢，相对的断面在应力作用下摩擦，所以断口光滑，为疲劳扩展区，但属于不典型的疲劳断口，随着3区的扩大，轴有效截面减少，在服役（转动）过程中出现振动，由此引起与3区相对的1区出现开裂，1区的开裂速度要快一些，所以断口不是光滑的，2区是最后瞬断区。
表面裂纹仅位于淬火层，会不会是磨削裂纹？但不管如何，这些裂纹是引起早期失效的源头。
连铸材未经锻打就直接使用了吗？如果是锻件，铸态组织未得到有效改善是锻造厂的责任。
仅供参考

wscn512 · 发表于 2009-1-10 10:55:37

感谢大侠您对我观点对补充。

:lol :lol :lol

[ 本帖最后由 wscn512 于 2009-1-10 14:36 编辑 ]

ljlccy · 发表于 2013-1-8 13:48:54

低倍下看，工件的中心疏松倒是较为严重..........

MYG · 发表于 2013-1-8 18:32:58

fengdl119 发表于 2013-1-8 10:07
图片中白色痕迹是树枝晶吗？

枝晶偏析

发达的柱状晶

皮下裂纹

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