渗碳件表面淬火使用后出现开裂

jinxin2907

子玄 发表于 2014-5-14 19:59
这样的材料渗碳怎么需要35-40小时?其实渗碳后淬油就应该能满足要求啊!你渗碳后有正火吗?看看碳化物是几级?感 ...

为了给下道序留量，我们基本都渗到2.8mm以上，一般都需要35小时。渗碳后没有正火。因为需要工件心部有较高的韧性所以选择表面淬火。渗碳后正火是为了使渗碳层的碳化物消除吗？

jinxin2907

西渡高速钢 发表于 2014-5-14 14:41
有大致的概念了，该零件应该是圆棒料经锻打毛坯后，再半精加工，再渗碳正火，再感应淬火，之后发现的裂纹 ...

您说的很有道理，可能是我没把问题表达明白。此工件裂纹并不是淬火后产生的，您也看到了裂纹开口较大，且有冲刷的现象。这个工件是使用后开裂的，而且这种工件属于易损件，出现开裂损坏也属于正常。我想知道此工件的开裂的主要原因，是否由于疲劳引起等问题，以方便以后可以改进。谢谢您的耐心指点。

jinxin2907

haobaoli 发表于 2014-5-14 19:28
从裂纹形状上看应该是热处理前的裂纹，或是车刀痕

可能是照片误导你了，这个裂纹是在使用一段时间后出现的，而且裂纹较深，有明显的冲刷和锈蚀现象。

cnszgong

看上去有带状组织存在。

子玄

你们怎么留0.8的机械加工余量,过共析要被你车的差不多了.我觉得碳化物值得怀疑,高频加热应力大，且表面和中心组织过度不够,容易应零件使用过程中崩裂.中心基本没淬,很软,所以裂的开口不一样.

jinxin2907

子玄 发表于 2014-5-14 22:04
你们怎么留0.8的机械加工余量,过共析要被你车的差不多了.我觉得碳化物值得怀疑,高频加热应力大，且表面和中 ...

留量确实挺大，我们是中频淬火，碳化物控制不好，确实是个大问题。

西渡高速钢

jinxin2907 发表于 2014-5-14 21:32
您说的很有道理，可能是我没把问题表达明白。此工件裂纹并不是淬火后产生的，您也看到了裂纹开口较大，且 ...

     现在，我试着回顾一下前面交流的内容，总结一下认识：
     该阀门由20CrMnTi圆棒料，经锻打阀门的盘部后，经半精加工，经渗碳，理应有正火工序后，再进入感应淬火（中频）盘部，精加工成品，使用后，阀门盘部锥面出现环形裂纹，现需要分析失效原因。

    兄弟，失效分析是个系统工程，不是只针对工件裂纹来分析的。
    该分析工作，我首先想到的，至少得获得下面的一些信息：

    该阀门工作时应承担的工作任务，包括其如何动作，达到什么目的，环境如液体介质的性质，受力分析等；
    该阀门设计者的思想，如设计使用寿命预期是多长？完全失效前允许出现何种变化？制造工艺实现因素？成本控制因素？等等；

    仅目前的信息来看，该裂纹是在使用中出现的开裂而早期失效。主要的矛盾是阀门心部材料的强度低到无法克服使用过程该承受的工作负荷所致。
    解决此阀门开裂的问题，总体思路当然也是一份为二，即：
    1、从阀门自身改进，强化心部材料的强度，改变热处理工艺，将渗碳后感应淬火换成盘部整体淬火，使心部材料组织变成低碳的回火马氏体组织，材料强度将大为增加；
    2、从使用角度，减轻阀门关闭时的落座力（往往表现为冲击力）


    希望楼主能提供更多信息给大家，自己受益，坛友们也受益！

LHH1362

jinxin2907 发表于 2014-5-14 21:22
为了给下道序留量，我们基本都渗到2.8mm以上，一般都需要35小时。渗碳后没有正火。因为需要工件心部有较高 ...

给下道工序是磨削还是车削？我们这里好多齿轮都是渗C后直接淬火，抛丸，硬车安装面。

cnszgong

LHH1362 发表于 2014-5-15 15:20
给下道工序是磨削还是车削？我们这里好多齿轮都是渗C后直接淬火，抛丸，硬车安装面。

非渗碳面可以用防渗碳涂料保护达到降低该部位的表面硬度目的。这样也利于渗碳淬火加工后的机加工工序。

jinxin2907

LHH1362 发表于 2014-5-15 15:20
给下道工序是磨削还是车削？我们这里好多齿轮都是渗C后直接淬火，抛丸，硬车安装面。

都有，精车非淬火面，磨淬火面

jinxin2907

西渡高速钢 发表于 2014-5-15 10:44
现在，我试着回顾一下前面交流的内容，总结一下认识：
     该阀门由20CrMnTi圆棒料，经锻打阀门的 ...

首先十分感谢你的回复，我这里对于失效分析的经验还是很缺乏的。我这里简单说明下此工件的使用情况，工件工作状态下为沿轴向的往复抬起运动，圆盘面与另一带斜面工件往复接触，实现阀门开闭。工作环境为泥沙等桨体流体，工件运动时除承受自身重量外还承受一个工作压力及流体给它的冲刷。这是基本基本情况。
另外，我也曾怀疑过早期失效可能是由于心部强度不够引起的，不过我该如何毕竟或者通过什么实验证明这个观点呢？还请指教。

zengdehui

西渡高速钢 发表于 2014-5-15 10:44
现在，我试着回顾一下前面交流的内容，总结一下认识：
     该阀门由20CrMnTi圆棒料，经锻打阀门的 ...

支持阀门心部强度相对于工作负荷过低的观点。但问题不仅在于心部强度过低，也有结构设计不良导致工作负荷过大的问题。

1，根据图片2014-05-12 14.36.30.jpg分析，阀门没有得到充分，而只用了一部分，有因接触面小导致工作应力过大的问题。
2，关于阀门心部强度低的问题，主要原因在于产品设计没有识别心部组织硬度的技术要求，根据原因在于相关人员没有认识到良好的心部组织硬度是提高表面硬度的基础。高的表面强度和耐磨性及良好的整体强韧性需要有优良的心部组织硬度作基础，极端的反例就是鸟蛋。
3，此阀门的制造工艺存在严重的缺陷是显然的，特别是渗碳时间与深度过大是致命缺陷，后果是导致晶粒粗大，感应淬火后虽然表面硬度很高，但强度却很低，韧性低和成本高就更不用说了。
4，渗碳后的加工余量过大是工艺设计的一大败笔。根据19楼的信息，渗碳速度仅为0.08mm/h（太慢）,其中约10个小时的消耗被0.8mm的加工余量白白浪费了，也成为组织粗化的要因之一。

建议改进方案：
1，修改相关零件的结构尺寸，增大阀门锥面的有效工作面积。
2，想方设法缩短渗碳时间（含装出炉24小时以内）、减小精加工余量（0.2mm以内）。
3，将渗碳后的感应淬火改为整体直接或一次淬火。
4，这减小精加工余量，锻后正火是有益的。
5，基础工艺路线：锻造、正火、粗加工、半精加工、渗碳淬火（或渗碳+一次淬火）回火、精加工（磨）。

qixguo74

ZX771 发表于 2014-5-11 21:59
一般情况下渗碳淬火件不容易开裂，建议把图上的裂缝里边金相组织腐蚀出来看看，裂缝的两个面和裂纹底部是 ...

我看书上说的，渗碳的产品很荣易产生裂纹，我们的产品裂的一踏糊涂。

西渡高速钢

jinxin2907 发表于 2014-5-15 21:42
首先十分感谢你的回复，我这里对于失效分析的经验还是很缺乏的。我这里简单说明下此工件的使用情况，工件 ...

    作为阻断或实现泥浆流体流动的阀门，工作过程对表层的耐磨程度要求显然是非常高的。
    我们说材料耐磨是相对的，不耐磨是绝对的。既然如此，选择渗碳淬火硬化的工作表面作为耐磨损面，是可以考虑的。该工件正常的寿命终期，理想的应该是表现为阀门盘部硬化层的完全磨损而失效。

    你提到“。。。通过什么实验证明这个观点呢？。。。。”，要证明，要试验，只要肯舍得投入，设定几种改进的工艺或更换材料等即可，因涉及设计，而设计又具有多样性和综合性，我在这里不便一一细说，也没那么多时间，请谅解！
    前面有坛友提到蛋壳，我这里再建议观察一下修路工程队的，这些都能帮你便于理解这个认识。

   

jinxin2907

zengdehui 发表于 2014-5-15 22:00
支持阀门心部强度相对于工作负荷过低的观点。但问题不仅在于心部强度过低，也有结构设计不良导致工作负 ...

感谢您的点评，心部强度不低的问题我已考虑过，不过都如何通过实验证明此观点适合我们的产品。本人才疏学浅，还请您指点下，如何设计几个实验，我对比验证下，以方便又切实的数据来证明观点。

jinxin2907

西渡高速钢 发表于 2014-5-16 09:40
作为阻断或实现泥浆流体流动的阀门，工作过程对表层的耐磨程度要求显然是非常高的。
    我们说材 ...

谢谢，您的指点，让我受益匪浅。关于实验的方法及内容可否通过其他方式咱们交流下？

ZX771

qixguo74 发表于 2014-5-16 07:32
我看书上说的，渗碳的产品很荣易产生裂纹，我们的产品裂的一踏糊涂。

  渗碳件淬火不容易开裂，原因在于表面高碳马氏体比容大，芯部的低碳马氏体比容相对小，这样表面形成压应力可以抵消导致开裂的拉应力。所以比较而言渗碳件淬火不容易开裂，如果热处理工艺质量恶劣那就另作别论了。

qixguo74

呵，我们的渗碳层深，有7毫米，处理不好很容易裂的，实际中也是这样，有好几个套圈都裂了，从裂纹处我们看到了有夹杂，但是热处理方面也还是有问题的。

jinxin2907

qixguo74 发表于 2014-5-19 07:30
呵，我们的渗碳层深，有7毫米，处理不好很容易裂的，实际中也是这样，有好几个套圈都裂了，从裂纹处我们看到 ...

你们7mm需要多久？      

ccfx99

  是否可以理解该件就是阀门，开或者放水用的，如果是，那么该部位是可以通过该结构增加改善该部位的情况的。渗碳淬火后又增加高频淬火这道工序没什么意义。不如把这个成本用于改善阀门表面质量和尺寸精度上更有效果。
    我不单纯认为你这个裂纹只是强度低的原因，我认为是力和冲蚀共同作用的结果。而且有可能冲蚀是主要原因。因此改善阀门表面质量和尺寸精度上，如果改善表面耐冲蚀性能更好。改善结构提高强度，减少淬火工序节约成本。可能会取得不错的效果。