又要倒霉了！又要走运了？

孤鸿踏雪

           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

     

孤鸿踏雪

       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）

dhzhou888

这个纵向裂纹确实非常厉害。

所以因为

一大一小不是整体的吧？是焊接在一起的吧？

Wangqinghua196

工艺操作出问题。

沧桑岁月

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。

鬼谷子

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

tom

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

wanggong

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。

所以因为

红歌我唱 发表于 2013-1-14 15:46

                               
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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。

孤鸿踏雪

所以因为 发表于 2013-1-14 15:12

                               
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一大一小不是整体的吧？是焊接在一起的吧？

     是一个整体的

孤鸿踏雪

鬼谷子 发表于 2013-1-14 15:58

                               
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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

孤鸿踏雪

tom 发表于 2013-1-14 16:06

                               
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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

孤鸿踏雪

wanggong 发表于 2013-1-14 16:11

                               
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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

霜月

建议重点分析下原材料有无带状偏析。

沧海一声笑

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！

霜月

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。

沧海一声笑

霜月 发表于 2013-1-14 20:04

                               
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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？？

秦时明月

沧海一声笑 发表于 2013-1-14 20:12

                               
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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.

霜月

沧海一声笑 发表于 2013-1-14 20:12

                               
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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。

cnszgong

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。

cnszgong

杨工 你可以试试220度回火看看结果

毛毛的

cnszgong 发表于 2013-1-14 21:23

                               
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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,

孤鸿踏雪

Wangqinghua196 发表于 2013-1-14 15:21

                               
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工艺操作出问题。

         能否具体点？问题出在哪儿？

孤鸿踏雪

所以因为 发表于 2013-1-14 16:14

                               
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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。

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-1-14 20:22

                               
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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。

孤鸿踏雪

cnszgong 发表于 2013-1-14 21:23

                               
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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

孤鸿踏雪

毛毛的 发表于 2013-1-15 09:11

                               
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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

潇潇暮雨

沧桑岁月 发表于 2013-1-14 15:55

                               
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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？

Wangqinghua196

孤鸿踏雪 发表于 2013-1-15 10:28

                               
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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。

霜月

孤鸿踏雪 发表于 2013-1-15 10:42

                               
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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。

cnszgong

我个人的看法：这样的裂纹更像是原材料有问题。

cnszgong

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。

aaron01

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。

wqjtyx2012

弄个剖检的图片看看 很期待

aaron01

“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！

孤鸿踏雪

霜月 发表于 2013-1-15 22:09

                               
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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

孤鸿踏雪

cnszgong 发表于 2013-1-15 22:26

                               
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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

tom

个人认为，原材料（含锻造、锻后热处理）也是考虑因素之一。

孤鸿踏雪

wqjtyx2012 发表于 2013-1-16 09:10

                               
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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

孤鸿踏雪

tom 发表于 2013-1-16 10:38

                               
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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

aaron01

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？

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-1-16 12:58

                               
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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。

孤鸿踏雪

孤鸿踏雪 发表于 2013-1-16 13:50

                               
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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

孤鸿踏雪

      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

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-1-16 12:58

                               
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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）

      

孤鸿踏雪

另一开裂件的照片

aaron01

典型的纵向淬火裂纹，表面拉应力（组织应力）引起。。。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-1-16 16:25

                               
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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