讨论下硬化层过渡区对销轴破断载荷的影响

木叶微凉

一种链条销轴，外径8mm左右，长度 36mm左右，材质20CrNiMo，在做破断载荷试验时，未达到设计标准60KN，两段试验件全断，一个破断载荷在59KN，另一个只有49KN，失效分析报告如图，描述一下文字：从以上检测结果分析，销轴的热处理组织均未见明显缺陷，M：2级，残A：2级，符合公司检验准则要求。有效硬化层：0.5mm，符合技术要求。宏观断口平整，未见明显塑性变形，表层未灰色组织管状，心部为纤维状，裂纹源位于轴表，轴表有多条裂纹与断面平行。从硬度曲线上分析，销轴渗层较陡，过渡区较窄，硬化表层脆性过大，在剪切载荷的作用下，极易产生表层脆性，最终导致断裂产生。建议调整渗碳工艺，使渗层梯度合理平缓，消除表层脆性，提高整体强度。该销轴工艺大致流程：碳氮共渗空冷后，二次加热淬火，网带炉工艺参数：淬火保温温度：1-4区850-860，最后一区840度，C势：1.0%，氨气：300-400L/h,保温时间：50-60min。回火温度：180°C保温两个小时。前一次试验的销轴表面硬度通过抛光处理达到800HV，破断载荷满足设计要求。这次更换了一台炉子，其余的没变拉力就达不到了。

cnszgong

有效硬化层的硬度梯度过陡和渗碳层的碳浓度梯度既可以有关系，也可以没有关系。
这个“过渡区”是指什么位置？这个“建议调整渗碳工艺，使渗层梯度合理平缓，消除表层脆性“是指碳浓度梯度不合理呢还是指硬度梯度不合理呢？

木叶微凉

我的猜测是指渗碳浓度不合理导致的硬度梯度也不合理，从300μmm-500μmm处的硬度值下降比较大，差159HV，之前试验样品报告，300μmm-500μmm的硬度值下降117HV；这次的破断载荷比设计值差点但不是特别多。昨天在想是不是和第一次碳氮共渗空冷的操作有关系，空冷后的渗层为0.46mm。

清淡

木叶微凉 发表于 2016-11-22 08:24
我的猜测是指渗碳浓度不合理导致的硬度梯度也不合理，从300μmm-500μmm处的硬度值下降比较大，差159HV，之 ...

能谈谈你这个破断试验是指什么？拉伸吗？

清淡

木叶微凉 发表于 2016-11-22 08:24
我的猜测是指渗碳浓度不合理导致的硬度梯度也不合理，从300μmm-500μmm处的硬度值下降比较大，差159HV，之 ...

我觉的这和表面关系不大，碳氮共渗目的主要是增加表面耐磨性，而不是主要用来增加强度（也会增加一点强度）问题是要检测心部硬度，看心部硬度组织什么样。我觉得是整体强度不够造成的，是不是心部出现了铁素体，造成强度不足？（个人观点，仅供参考）

cnszgong

增加一次回火试试。

hyhaha

增加回火时间

木叶微凉

清淡 发表于 2016-11-22 09:56
能谈谈你这个破断试验是指什么？拉伸吗？

是几节链条做拉断试验，做到销轴断裂或者脱片。

木叶微凉

清淡 发表于 2016-11-22 10:00
我觉的这和表面关系不大，碳氮共渗目的主要是增加表面耐磨性，而不是主要用来增加强度（也会增加一点强度 ...

这个工艺参数下，心部组织是低碳马氏体+少量铁素体，硬度上理论计算完全可以满足设计要求。相差也不是特别多，以往做出来破断载荷都是高于设计值的，这次的例外。

清淡

木叶微凉 发表于 2016-11-22 10:56
是几节链条做拉断试验，做到销轴断裂或者脱片。

我觉得把二次加热温度稍微提高一点点试试。

Wangqinghua196

此工艺中的两个参数好像不符合规律：保温时间：50-60min。有效硬化层：0.5mm，符合要求。加热温度在840-860℃之间。碳势1.0%。
渗速这么快是否有什么窍门？

木叶微凉

Wangqinghua196 发表于 2016-11-23 11:58
此工艺中的两个参数好像不符合规律：保温时间：50-60min。有效硬化层：0.5mm，符合要求。加热温度在840-860 ...

汪工，这是碳氮共渗空冷过的销轴，二次加热。

Wangqinghua196

木叶微凉 发表于 2016-11-23 12:10
汪工，这是碳氮共渗空冷过的销轴，二次加热。

哦，清楚了。谢谢！
破断载荷试验怎么怎么做的呢？认为渗层太陡是致命缺陷似乎比较勉强。

木叶微凉

Wangqinghua196 发表于 2016-11-23 12:32
哦，清楚了。谢谢！
破断载荷试验怎么怎么做的呢？认为渗层太陡是致命缺陷似乎比较勉强。 ...

做好一段链条，根据不同型号的节距做拉力测试，用拉力试验机配合夹具直接把链条拉断。前辈有给出增加回火时间的控制，我还没试验。

Wangqinghua196

木叶微凉 发表于 2016-11-23 15:21
做好一段链条，根据不同型号的节距做拉力测试，用拉力试验机配合夹具直接把链条拉断。前辈有给出增加回火 ...

外径8mm左右，长度 36mm左右，材质20CrNiMo
在不渗碳的情况下，直接淬火低碳马氏体的话，拉力是多少，有没有试验过。

Wangqinghua196

木叶微凉 发表于 2016-11-23 15:21
做好一段链条，根据不同型号的节距做拉力测试，用拉力试验机配合夹具直接把链条拉断。前辈有给出增加回火 ...

外径8mm左右，长度 36mm左右，材质20CrNiMo
在不渗碳的情况下，直接淬火低碳马氏体的话，拉力是多少，有没有试验过。

木叶微凉

Wangqinghua196 发表于 2016-11-23 16:00
外径8mm左右，长度 36mm左右，材质20CrNiMo
在不渗碳的情况下，直接淬火低碳马氏体的话，拉力是多少，有 ...

直接淬火回火的话，硬度应该在42HRC附近，没试验过拉力，淬火温度一般采用880度-890度，碳氮共渗的温度860度左右，低一些。

问学

Wangqinghua196 发表于 2016-11-23 11:58
此工艺中的两个参数好像不符合规律：保温时间：50-60min。有效硬化层：0.5mm，符合要求。加热温度在840-860 ...

汪工这是碳氮共渗空冷后

问学

木叶微凉 发表于 2016-11-22 11:03
这个工艺参数下，心部组织是低碳马氏体+少量铁素体，硬度上理论计算完全可以满足设计要求。相差也不是特 ...

这个与心部硬度值有关。

问学

木叶微凉 发表于 2016-11-23 16:38
直接淬火回火的话，硬度应该在42HRC附近，没试验过拉力，淬火温度一般采用880度-890度，碳氮共渗的温度86 ...

两台炉为何同工艺不一样的结果，两台炉的实际温度有偏差

清淡

Wangqinghua196 发表于 2016-11-23 16:00
外径8mm左右，长度 36mm左右，材质20CrNiMo
在不渗碳的情况下，直接淬火低碳马氏体的话，拉力是多少，有 ...

汪工是否也怀疑是心部强度不够，我一开始就怀疑是心部强度不够，所以叫LZ提高温度淬火。而他们认为是渗层过陡，我觉得这个渗层的作用主要不是增加强度的，而是增加表面耐磨性的。而LZ的试验是拉伸，这个和整体强度有关，所以我觉得它心部强度不够。