氫脆斷裂的典型案例
2021-06-30 13:51:24
作者： 工業(yè)小南點(diǎn) 來源： 工業(yè)小南點(diǎn)
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中心楔塊斷裂失效分析
概述：
某型車輛緩沖器中心楔塊在組裝3~4天后發(fā)生斷裂失效，除失效件外，與失效件同批次的4件中心楔塊在組裝后也發(fā)生了斷裂或裂紋失效。
此前生產(chǎn)的約14萬件中心楔塊，組裝后發(fā)生斷裂或裂紋失效的共計5件。
中心楔塊材料為20 CrMnMo；
組裝前的主要工序：
中頻爐加熱至1180℃~1250℃模鍛→切邊→920℃氣體滲碳（丙酮和甲醇，8h）→降溫850℃淬油→低溫回火（230℃~245℃）
中心楔塊在熱處理完成后1~2天內(nèi)組裝，組裝后中心楔塊主要受拉應(yīng)力的作用。
圖1 斷裂位置
圖2斷口宏觀形貌
分析：
沿平行于斷面方向截取試樣
表層硬度接近600HV
心部約420HV
在滲碳層附近和基體區(qū)域測定氫含量
圖3、4 I區(qū)斷裂起始處的斷裂特征主要為冰糖狀的沿晶斷裂，局部可見少量的準(zhǔn)解理斷裂形貌
圖5 沿晶斷裂區(qū)的雞爪痕和二次裂紋
圖6 Ⅱ區(qū)是以沿晶為主的沿晶+準(zhǔn)解理斷裂形貌，準(zhǔn)解理特征所占的比例較I區(qū)大
圖7 Ⅲ區(qū)主要為準(zhǔn)解理斷裂特征，局部可見細(xì)小韌窩
圖8 滲碳層組織為粗針狀馬氏體和殘余奧氏體
圖9 基體組織為板條馬氏體和少量的回火屈氏體
中心楔塊上沿晶特征可能由以下四種因素所致：
01 過熱、過燒組織
02 應(yīng)力腐蝕
03 回火脆
04 氫脆
金相組織未見異常，斷面較干凈，未見腐蝕產(chǎn)物；
中心楔塊在熱處理完畢到組裝后約7天發(fā)生斷裂，具有典型的延遲開裂的特點(diǎn)，而回火脆一般不具備延遲開裂的特性；
20CrMnMo鋼經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火熱處理后，滲碳層和基體均具有較高的強(qiáng)度，滲碳后的20CrMnMo鋼發(fā)生氫脆斷裂所須的氫含量應(yīng)較低；
滲碳層和部分基體主要為冰糖狀沿晶斷裂特征，斷面較干凈并具有典型的雞爪痕，即斷面具有氫脆斷裂的典型特征。
結(jié)論：
中心楔塊的沿晶脆性斷裂為氫致延遲開裂。
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