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发表于 2013-1-14 14:25:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 孤鸿踏雪 于 2013-1-31 09:56 编辑

           今天上午一上班,我司研发中心主任拿一个新开发的17CrNiMo6太阳轮找到我说:老杨,您怎么把这个新品淬裂了呢?我无语......

       这个新品共投料18件,与之配对的行星轮投料34件,材料17CrNIMo6,模数5。于2013—07/元晚,采用多用炉与一常规产品:齿轮(m=4,Z=16)配炉生产,925度渗碳,本炉产品实际强渗时间220min,扩散120min,835℃淬火,168℃回火。
      随炉试样(20CrMnTi,mn=4)检测:XC=41~42HRC,CHD=1.30,Cm/3级,M/Ar/ 3级,F/4级
      剖检出炉的行星轮(17004342)废件:表面硬度58.5~61HRC,XC=38~39HRC,CHD=1.30,Cm/3级,M/Ar/5级,F/3级
      剖检出炉的太阳轮(17004343)废件:表面硬度58.5~61HRC,XC=41~41.5HRC,CHD=1.30,Cm/3级,M/Ar/4级,F/3级
    产品在磨齿中发现,太阳轮开裂三件。现在开裂的产品已送交线切割,等待进一步剖切检测


     

CIMG4358.JPG
CIMG4359.JPG
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 楼主| 发表于 2013-1-14 14:37:58 | 显示全部楼层
       就是这个http://www.rclhome.net/forum.php ... d=922&fromuid=8帖子所描述的产品。淬火又是日本原装出光的分级淬火油(110℃/50HZ)
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发表于 2013-1-14 14:55:05 | 显示全部楼层
这个纵向裂纹确实非常厉害。
永不言败,是成功者的最佳品格。
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发表于 2013-1-14 15:12:10 | 显示全部楼层
一大一小不是整体的吧?是焊接在一起的吧?
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发表于 2013-1-14 15:21:27 | 显示全部楼层
工艺操作出问题。
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发表于 2013-1-14 15:46:13 | 显示全部楼层
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发表于 2013-1-14 15:55:40 | 显示全部楼层
我想不可能分析出来结果。
对于这种裂纹,在生产中无法得到结论。
建议采用工艺优化来解决。
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[LV.6]常住居民II

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发表于 2013-1-14 15:58:12 | 显示全部楼层
瞎猜一下,图中所标位置是否过渡太小?另外,这工件擦过吗?喷砂外观很好啊
142509a2z1z9zc10x2ioz0.jpg
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[LV.9]以坛为家II

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发表于 2013-1-14 16:06:53 | 显示全部楼层
我们的行星轮太阳轮都是分开的,这样一体的还是头回见。

组织略微差一些(工艺制度有一定关系),没发现别的异常,可不能轻易背了黑锅
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[LV.Master]伴坛终老

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发表于 2013-1-14 16:11:54 | 显示全部楼层
他山之石.17CrNiMo6
对应国内牌号
化学成分
钢齿轮渗碳缓冷裂纹分析及防止措施
对应国内牌号17CrNiMo6 是德国 DIN 17210-(86)标准的钢号,欧标为18CrNiMo7-6,对应GB的 17Cr2Ni2Mo
17Cr2Ni2Mo不是GB材料,而是JB材料。具体的标准号为:JB∕T 6395-2010大型齿轮、齿圈锻件
17CrNiMo6和20CrMnTi区别:
17CrNiMo6的韧性好得多
碳含量不同,合金元素不同,机械性能不同。热工艺性也不同。
前面的性能要优越一些,后一种变速箱齿轮、差速器齿轮普遍使用。
化学成分碳(C):0.15-0.20,  17CrNiMo6锻件杭州港昌提供(图)
硅(Si):≤0.40,
锰(Mn):0.40-0.60,
硫(S):≤0.035,
磷(P):≤0.035,
,铬(Cr):1.50-1.80,
镍(Ni):1.40-1.70,
钼(Mo):0.25-0.35,
钢齿轮渗碳缓冷裂纹分析及防止措施摘要:针对17CrNiMo6钢齿轮缓冷出现裂纹问题,分析了产生裂纹的原因,并提出了预防措施。
1 前言
1997年,某厂在为马钢棒材轧机配套生产初、中轧机减速机过程中,材质为17CrNiMo6钢的齿轮在渗碳处理缓冷后产生裂纹,为了找出裂纹发生的原因,我们在中科院专家的指导和帮助下进行了分析探讨。
2 产生缓冷裂纹的原因
产生裂纹的原因主要是渗层在冷却过程中产生不均匀相变造成的。渗层中存在大块渗碳体和连续的网状碳化物,渗层的金相组织为三层,最外层为下贝氏体和网状碳化物;中层为淬火马氏体、下贝氏体和网状碳化物;第三层为下贝氏体加铁素体,由表及里的硬度检查见下表。
检查部位 渗碳层 母材
外表层 中间层 过渡层
硬度(HL) 420.433.458 513.501.479 492.479.414 318.337.307
相变受下述因素影响:
2.1 温度的影响
由于碳在铁素体中的溶解度较小(最高约为0.025%),而在奥氏体状态下,渗碳温度越高,碳在其中的扩散系数越大,既渗碳速度越大。但温度不宜过高,否则渗碳设备使用寿命显著下降或损坏,而且温度过高时间过长会造成渗层组织粗大,碳化物级别超差等缺陷。通常生产实际中采用900℃、930℃渗碳。
2.2 碳浓度的影响
缓冷裂纹与渗碳时的碳势有关。
在渗碳初期,由于工件表面穷碳,接受活性碳原子的能力很强,渗碳速度较快,此时炉内碳势较低,需要向炉内通过大量的渗剂,以维持炉内的碳势,具体还与装炉量有关,此时如果不能及时补充渗剂,可能造成渗碳时间过长,碳浓度分布曲线下凹等缺陷,但也不能过强,否则可能出现大量网状碳化物而无法消除。
当工件表面含碳量不断升高,碳势不断建立的情况下,应逐步减少渗剂的加入,渗碳进入扩散阶段,如果此时仍保持大剂量的渗剂,就要形成表面网状碳化物,使渗层的强度下降,脆性增加,尤其是抗拉强度的下降,对防止出现缓冷裂纹相当不利。
2.3 渗碳时间的影响
当渗碳温度、碳势确定以后,渗碳时间主要取决于有效硬化层深度,渗碳时间越长,硬化层越深,反之越浅。对于17NiCrMo6钢硬化层在10-15μm的工件,如果扩散期控制不好,时间过短,有可能造成渗层碳浓度分布曲线过陡,在以后的缓冷过程中,形成缓冷裂纹。
2.4 缓冷速度的影响
缓冷一般是在冷却井中进行的,其冷却速度应比空冷更加缓慢,以便尽可能得到较平衡的组织。如果由于某种原因,使缓冷速度相当于空冷速度,结果就要出现缓冷裂纹。分析结果也表明,当渗碳层表面的含碳量达到共析成分以上时,渗层的淬透性不完全相同,在特定的缓冷速度下,发生不均匀相变,中间层的马氏体比容较大,使表面受拉应力,由于表层有恶化,承受不了大的拉力而开裂。
3 防止缓冷裂纹措施
通过上述分析可知,产生缓冷裂纹的条件一是渗层中存在着大量的块状及网状碳化物,使之性能恶化;二是渗层中发生不均匀相变。预防措施是:首先要避免渗层中产生大量网状碳化物。对于17CrNiMo6这种含Cr、Mo强碳化物形成元素的钢,渗碳时碳势不能过高,尤其是到了扩散期,一定要把碳势降到0.9%C左右,并保持一定的时间,防止产生碳化物。另外,要避免中间层产生马氏体。缓冷效果比较好时,一般组织比较平衡,没有不均匀相变,但由于冷却井内比较潮湿,水分较大,使冷却速度提高而产生裂纹。如果冬天环境温度比较低,工件装炉量少,虽然是在冷却井中,冷却速度仍很快,也容易产生缓冷裂纹。

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发表于 2013-1-14 16:14:04 | 显示全部楼层
红歌我唱 发表于 2013-1-14 15:46
沈工,一体的,啮合行星轮.淬火油高温冷却特性是否满足要求.

我想也应该是一体的,因为“上下”2条裂纹是对准的。
陈工是怀疑淬火油高温冷却特性有问题?看裂纹的形状是象冷却时应力大产生的淬火裂纹。
他这个产品一共18件,不知道是否一炉生产的?如果是,一起冷却为什么只开裂3件?还是要看看裂纹2边是否有氧化现象。

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瞎蒙的,工艺问题我瞎猜不可能预先不做几个少量验证就直接18只一起做的.裂纹这么大,所以疑问淬火油是否含水量大了点.  发表于 2013-1-14 19:45
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 楼主| 发表于 2013-1-14 17:33:31 | 显示全部楼层
所以因为 发表于 2013-1-14 15:12
一大一小不是整体的吧?是焊接在一起的吧?

     是一个整体的
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 楼主| 发表于 2013-1-14 17:34:30 | 显示全部楼层
鬼谷子 发表于 2013-1-14 15:58
瞎猜一下,图中所标位置是否过渡太小?另外,这工件擦过吗?喷砂外观很好啊 ...

您用红笔圈的位置不是裂纹,裂纹是纵向的
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 楼主| 发表于 2013-1-14 17:35:36 | 显示全部楼层
tom 发表于 2013-1-14 16:06
我们的行星轮太阳轮都是分开的,这样一体的还是头回见。

组织略微差一些(工艺制度有一定关系),没发现别 ...

       这就是一个太阳轮,那柄部是花键。不是两个齿轮
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 楼主| 发表于 2013-1-14 17:37:06 | 显示全部楼层
wanggong 发表于 2013-1-14 16:11
他山之石.17CrNiMo6
对应国内牌号
化学成分

      我们这个产品是渗碳后直接降温淬火
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发表于 2013-1-14 19:33:13 | 显示全部楼层
建议重点分析下原材料有无带状偏析。

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赞同霜月大姐的意见,夹质也要看下  发表于 2013-1-14 20:35
还可检查心部有无增碳。  发表于 2013-1-14 20:17

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发表于 2013-1-14 20:00:40 | 显示全部楼层
同意霜月大姐的建议,纵向裂纹和材料因素关系的比例大些!
平安是幸,知足是福,清心是禄,寡欲是寿。
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发表于 2013-1-14 20:04:59 | 显示全部楼层
这个产品外形和我前段时间处理的太阳轮很相似,材料也是17CrNiMo6,只是热处理技术要求不同。
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发表于 2013-1-14 20:12:49 | 显示全部楼层
霜月 发表于 2013-1-14 20:04
这个产品外形和我前段时间处理的太阳轮很相似,材料也是17CrNiMo6,只是热处理技术要求不同。 ...

此材料要是渗碳后直淬,那么最终的表面碳浓度是否尽量往下限控制,比如0.7--0.75%C??

点评

感谢提醒,下次在做类似产品,可以考虑改进  发表于 2013-1-15 10:38
平安是幸,知足是福,清心是禄,寡欲是寿。
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发表于 2013-1-14 20:15:24 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2013-1-14 20:12
此材料要是渗碳后直淬,那么最终的表面碳浓度是否尽量往下限控制,比如0.7--0.75%C?? ...

是要低一些,以前曾处理过某动车齿轮,要求表面碳浓度0.6.
是非天天有,不听自然无。
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发表于 2013-1-14 20:22:03 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2013-1-14 20:12
此材料要是渗碳后直淬,那么最终的表面碳浓度是否尽量往下限控制,比如0.7--0.75%C?? ...

我只处理过几次这个材料,渗碳后直淬的结果都是马氏体级别高、有混晶。
这次我就没敢渗碳后直淬,采用的是渗碳、中间冷却到600°C左右、再加热淬火工艺。如果渗碳后直淬,我会将表面碳含量控制在0.75%左右。

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发表于 2013-1-14 21:15:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 cnszgong 于 2013-1-14 21:18 编辑

这材料的表面碳浓度控制在0.65~0.70左右就可以了。如果不考虑材料缺陷的话,我建议花键部分在渗碳后再进行加工。
建议进行两次回火处理。

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发表于 2013-1-14 21:23:22 | 显示全部楼层
杨工 你可以试试220度回火看看结果
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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发表于 2013-1-15 09:11:31 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2013-1-14 21:23
杨工 你可以试试220度回火看看结果

随炉试样(20CrMnTi,mn=4)检测:XC=41~42HRC,CHD=1.30,Cm/3级,M/Ar/ 3级,F/4级
从20CrMnTi来看,一般加工Cm不会大于3级,F/1-2级
,如果Cm/3级,磨的时候很容易裂,不太可能是淬裂,

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 楼主| 发表于 2013-1-15 10:28:31 | 显示全部楼层
Wangqinghua196 发表于 2013-1-14 15:21
工艺操作出问题。

         能否具体点?问题出在哪儿?
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 楼主| 发表于 2013-1-15 10:37:16 | 显示全部楼层
所以因为 发表于 2013-1-14 16:14
我想也应该是一体的,因为“上下”2条裂纹是对准的。
陈工是怀疑淬火油高温冷却特性有问题?看裂纹的形状 ...

      主题上传的是太阳轮,共18件与34件同材料的行星轮(齿顶圆Ф130(内孔Ф77.4)×67)同炉。现在行星轮未发现1件开裂。

      另外,这批产品是同一批材料,经锻造、正火+高温回火。
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 楼主| 发表于 2013-1-15 10:42:27 | 显示全部楼层
霜月 发表于 2013-1-14 20:22
我只处理过几次这个材料,渗碳后直淬的结果都是马氏体级别高、有混晶。
这次我就没敢渗碳后直淬,采用的 ...

      我原来做过一个系列的17CrNiMo6太阳轮,模数在2.5~3.5之间不等,所走的工艺,全部是锻件正火后+高温回火,然后渗碳后直接降温淬火,但淬火温度较低,金相组织一直很好。

     但这次这两个产品,同样是锻件正火后+高温回火,渗碳后降温直接淬火,金相组织也不好,马氏体在4~5级。除了齿轮模数不同为,就是淬火温度有较大的差异。
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 楼主| 发表于 2013-1-15 10:43:22 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2013-1-14 21:23
杨工 你可以试试220度回火看看结果

这次已经没有机会了,产品已全部磨完。等下批吧
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 楼主| 发表于 2013-1-15 10:44:32 | 显示全部楼层
毛毛的 发表于 2013-1-15 09:11
随炉试样(20CrMnTi,mn=4)检测:XC=41~42HRC,CHD=1.30,Cm/3级,M/Ar/ 3级,F/4级
从20CrMnTi来看,一 ...


碳化物级别不高,而且这也不是磨削裂纹,看裂纹形态,肯定是淬裂无疑
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发表于 2013-1-15 11:00:42 | 显示全部楼层
沧桑岁月 发表于 2013-1-14 15:55
我想不可能分析出来结果。
对于这种裂纹,在生产中无法得到结论。
建议采用工艺优化来解决。 ...

      能否将的具体点,如何优化?
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发表于 2013-1-15 11:38:49 | 显示全部楼层
孤鸿踏雪 发表于 2013-1-15 10:28
能否具体点?问题出在哪儿?

能否看看大端的照片?
然后,我来说说。
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发表于 2013-1-15 22:09:15 | 显示全部楼层
孤鸿踏雪 发表于 2013-1-15 10:42
我原来做过一个系列的17CrNiMo6太阳轮,模数在2.5~3.5之间不等,所走的工艺,全部是锻件正火后+高 ...

17CrNiMo6材料的淬火温度可以到870度。

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那样的话心部组织几级?  发表于 2013-1-16 17:41
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发表于 2013-1-15 22:26:37 | 显示全部楼层
我个人的看法:这样的裂纹更像是原材料有问题。
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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发表于 2013-1-15 23:14:02 | 显示全部楼层
我的建议是对公司购进的锻件(毛胚)先粗车(剥皮)然后每一件至少要过经过 光谱分析和超声波探伤这两个检验关。才可以进行下一步加工。
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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发表于 2013-1-16 05:24:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-1-16 08:46 编辑

从裂纹形貌来看,是典型的淬火裂纹,等待打开裂纹看裂纹两侧,应该没有渗碳的痕迹,可证实。
此类裂纹通常出现在淬透性较好的材料淬火过程中,比如高碳钢淬火。在这个例子里,表面渗碳后淬火得到硬而脆的高碳马氏体层,由于冷速较慢,心部马氏体转变滞后,由于材料淬透性相当好,心部马氏体转变量很大,心部在马氏体转变时体积膨胀,而表面已经形成硬而脆的马氏体,塑性极差,因而出现开裂,此类裂纹往往是贯穿的表面裂纹。
我认为这个零件渗碳后,在热油这种冷却条件下,其截面厚度刚刚好达到危险直径,淬火出来后又没有及时回火,可能已经冷透了再回的,所以出现的这种少见的渗碳件油淬开裂的情况。
解决方法可改用冷速较快的油,减少组织应力,或者是缩短淬火时间,不要让心部冷透,就出油,并立即回火。

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严工:SAGW也做这个零件,你应该很熟。区别太阳轮是斜齿,印象中SAGW齿坯锻后不正火,用仪器检查折叠、带析、裂缝等。你在SAGW有无类似淬裂?  发表于 2013-1-16 10:06

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发表于 2013-1-16 09:10:30 | 显示全部楼层
弄个剖检的图片看看 很期待
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发表于 2013-1-16 10:16:14 | 显示全部楼层
“严工:SAGW也做这个零件,你应该很熟。区别太阳轮是斜齿,印象中SAGW齿坯锻后不正火,用仪器检查折叠、带析、裂缝等。你在SAGW有无类似淬裂? ”

我从来没有遇到过渗碳齿轮淬裂的情况,这种情况很少见的!
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 楼主| 发表于 2013-1-16 10:35:11 | 显示全部楼层
霜月 发表于 2013-1-15 22:09
17CrNiMo6材料的淬火温度可以到870度。

      我这个产品实际淬火温度才820度
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 楼主| 发表于 2013-1-16 10:38:04 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2013-1-15 22:26
我个人的看法:这样的裂纹更像是原材料有问题。

     目前已取样做了材质分析,材料成分符合17CrNiMo6的标准,但因线切割机床安排不上,所以还不能马上进行下一步的分析
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发表于 2013-1-16 10:38:25 | 显示全部楼层
个人认为,原材料(含锻造、锻后热处理)也是考虑因素之一。
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 楼主| 发表于 2013-1-16 10:39:46 | 显示全部楼层
wqjtyx2012 发表于 2013-1-16 09:10
弄个剖检的图片看看 很期待

       已安排从裂纹的反向切割,一边开启断口,先进行宏观分析
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 楼主| 发表于 2013-1-16 11:45:51 | 显示全部楼层
tom 发表于 2013-1-16 10:38
个人认为,原材料(含锻造、锻后热处理)也是考虑因素之一。

大家再等等吧,一切等把那个开裂件剖开再说
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发表于 2013-1-16 12:58:26 | 显示全部楼层
杨工,我和龟叔想法一样,想看那个大头的端面情况,能拍个照片上来吗?
能付出爱心就是福,能消除烦恼就是慧。
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 楼主| 发表于 2013-1-16 13:50:37 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-1-16 12:58
杨工,我和龟叔想法一样,想看那个大头的端面情况,能拍个照片上来吗?

      这一件正在向切割机床上分切,剖切后可以照相,也可以将另外两件同样的产品(没有裂开和剖开)的产品重新照相上传。但需要等一等。

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要看裂的那个的端面裂纹情况和走向  发表于 2013-1-16 14:15
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 楼主| 发表于 2013-1-16 14:20:23 | 显示全部楼层
孤鸿踏雪 发表于 2013-1-16 13:50
这一件正在向切割机床上分切,剖切后可以照相,也可以将另外两件同样的产品(没有裂开和剖开)的产 ...

可以提供,但还要等待一点时间
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 楼主| 发表于 2013-1-16 14:30:27 | 显示全部楼层
      感谢各位关注此帖,并参与讨论分析。现在补充如下信息资料:
  
      来料为钢锭,直径约Ф320(约),后经碾锻,锻成 Ф150圆钢,其中行星轮的外圆(齿顶圆)尺寸为Ф145.5,而主题上传的图片是一个太阳轮,太阳轮的坯件先由钢锭碾锻成的Ф150圆钢再拔长,至直径为Ф95左右(花键位置)(成品尺寸为Ф90.5),再将头部镦粗至Ф60左右(成品尺寸为Ф54.75)。
      坯件锻成后,经正火+610高温回火,然后制齿后渗碳降温直接淬火+低温回火
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 楼主| 发表于 2013-1-16 16:17:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 孤鸿踏雪 于 2013-1-16 16:22 编辑
aaron01 发表于 2013-1-16 12:58
杨工,我和龟叔想法一样,想看那个大头的端面情况,能拍个照片上来吗?


现在上传主题中的那个件剖切后的照片(注:裂纹策源地齿根表面,对面为线切割起始位置)

      
P1150522.JPG
P1150523.JPG
P1150524.JPG
P1150525.JPG
P1150526.JPG
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 楼主| 发表于 2013-1-16 16:20:05 | 显示全部楼层
另一开裂件的照片
P1150527.JPG
P1150528.JPG
P1150529.JPG
P1150530.JPG
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发表于 2013-1-16 16:25:59 | 显示全部楼层
典型的纵向淬火裂纹,表面拉应力(组织应力)引起。。。
淬火裂纹分类.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-16 16:29:34 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-1-16 16:25
典型的纵向淬火裂纹,表面拉应力(组织应力)引起。。。

      是典型的纵向裂纹,但为什么只裂了3件呢?看剖开后的宏观断口,断裂面也未发现异物
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