作者：吳成偉
（萬向錢潮股份有限公司（sī））
翼型軸承座是汽車上的重要零件（jiàn），如圖1所（suǒ）示。其材料為20CrMnTi鋼，工藝流（liú）程為：機加工—滲碳緩冷—重新加熱淬火（huǒ）—回火—磨削。熱處理技術要求為：磨加工後有效硬化層深0.80～1.20mm，表麵硬度58～64HRC，心部硬度25～45HRC，表麵殘留（liú）奧氏體量不超過35%。
圖1 翼（yì）型軸承（chéng）座
1 硬度、金相分析及化學成分（fèn）分析（xī）
翼型軸承座磨削後用磁力探傷檢查出裂紋，裂紋方向與磨削方向（xiàng）垂直，裂紋極細，每個磨削平麵（miàn）多達3條裂紋。沿裂紋及磨削麵垂直的（de）方向用線（xiàn）切割機（jī）切樣，並（bìng）與未磨削加工麵切樣對（duì）比（bǐ）分析。製樣發現，裂紋深0.4mm，裂紋穿晶開裂，裂紋起始（shǐ）端（duān）有撕裂現象（xiàng），寬度5μm左右，長0.2mm，裂紋擴展部分極（jí）細，沿晶（jīng）界擴展，長度（dù）0.2mm，對試樣的磨削麵和未磨削麵表麵洛氏硬度和顯微硬度、心部硬度、有效硬化層、金相組織、化學（xué）成分進（jìn）行了檢測，結果如（rú）表1。由表1可見，化學成分及熱處理各項指標均符合技術要求。磨削表麵硬度（dù）為60.5～61.5HRC，比未（wèi）磨削麵的硬度63.5HRC低2～3HRC，磨削表麵顯微硬度（dù）Z低（dī）降低至569HV，而未磨削（xuē）表（biǎo）麵Z低為797HV。把（bǎ）裂紋試樣用4%硝酸酒精侵蝕後在顯微鏡下觀察，試樣（yàng）表麵（miàn）有一層極（jí）薄的白亮層（約2μm），試樣表麵用1.96N（0.2kgf）載荷檢測的顯（xiǎn）微硬度比用9.8N（1kgf）載荷檢測的顯微硬度要高60HV。磨削試樣侵蝕後顏色較深，有明顯的磨削回火現象，金相組織為碳（tàn）化物（wù）、回火馬氏體和殘留奧氏體，如圖2b；而未磨削部位試樣經腐蝕後顏（yán）色較（jiào）淺，金相組織為彌散分布的球狀碳化物和回火馬氏體，殘留奧氏體量少於18%，如（rú）圖2c。
圖2 軸承座顯微裂紋形貌及組織 ×400
（a）磨削裂紋（wén）（未腐蝕）；（b）磨削裂紋處金（jīn）相組織；（c）未磨削處金相組織（zhī）
表1 試樣分析結果
2 滲碳層硬（yìng）度（dù）梯度
對磨削部位和未磨削部位的滲碳淬火硬化層硬度梯度進行了測量（liàng），結果見圖3所示。從（cóng）磨削部位的硬度梯度曲線看，硬度梯度曲（qǔ）線（xiàn）有明顯的（de）低頭現象，Z高硬度出現在250μm處的次表層，表層（céng）50μm處的硬度為610HV，比次表層250μm處的（de）硬度745HV低135HV，比未磨削部位表層硬度822HV低212HV（約9HRC）。磨削部位表麵硬度用9.8N（1kgf）載荷檢測（cè）為569～586HV（相當於54HRC），比未磨削處表層硬（yìng）度822HV低236～253HV。未磨削（xuē）表麵的硬度梯度曲線沒有低（dī）頭現象，Z高硬度（dù）在表層，說明磨加工時產生大量的熱，影響磨加工麵深約0.3mm。
圖3 滲碳（tàn）層的硬度分布
1.磨削表麵；2.未磨削表麵
3 原因（yīn）分析
（1）裂紋產生的主要原因（yīn）是磨加工時磨削過烈（即磨削進給量大，砂輪自銳性差，冷卻（què）不足等），產生大量的熱，使磨削麵產生回（huí）火，嚴重時（shí）發生組織轉變形（xíng）成二次淬火馬氏體，使工件在滲碳淬火時形成的表（biǎo）麵壓（yā）應力變為拉應力，從而產生磨削裂紋。
（2）軸承座表麵硬度（dù）過高也是產生磨削裂紋的原因之一，未磨削表（biǎo）麵的硬（yìng）度高達6315HRC，顯微硬（yìng）度高達822HV，雖在公差範圍內，但已接近公差上限，Z好將表麵硬度回（huí）火控製在60HRC左右。
（3）控製工件表（biǎo）層的碳化物形態和數（shù）量，塊狀碳化物和網狀碳化物容易引起磨削裂紋。
4 改進措施
改進磨削工藝，減少磨削餘量；改進磨削方法，減少進給量，增加（jiā）進給次（cì）數，定時修整砂輪，調整磨加工砂（shā）輪轉速和往複運（yùn）動速度;在確保表麵硬度符合技術要（yào）求的前提下，適當提高熱處（chù）理回火（huǒ）溫度，控（kòng）製表麵碳化物（wù）。
來源：《金屬熱處理（lǐ）》
