这个开裂是什么原因呢？

纸鸢o_O有爱 · 发表于 2013-9-23 21:25:18

是否因为锻造残余应力去除不完全造成淬火时开裂

qibao9891 · 发表于 2013-9-23 21:48:37

本帖最后由 qibao9891 于 2013-9-23 21:49 编辑

基本可以确定是过盈量偏大造成的。

1.过盈配合，其最大应力出现在孔的内表面。考虑到应力集中，裂纹源必然是孔内表面的尖角。
2.通常孔的倒角端是装入端，而轴如果有台阶的话，在临近台阶的部位，尺寸容易偏大（不一定超差）。也会造成孔的装入端的过盈量偏大。
3.对57HRC的硬度要求有看法，这种硬度下的过盈配合有一定比率的置裂风险，尤其是这种薄壁件。并且，出现置裂在某种程度上佐证了过盈量偏大的结论。
4.根据孔壁厚度、孔径以及过盈量，其孔内壁的应力可以通过计算得出。由此可以验证是否属于设计失误。以便排除或采取进一步的措施。

瞎猜。勿以为凭。

吉祥如意 · 发表于 2013-9-23 23:00:42

看来还要在装配的细节上找问题。装配位置的精度、温度等。也许接触面需要抛光处理。

aaron01 · 发表于 2013-9-23 23:19:54

吉祥如意发表于 2013-9-23 23:00
看来还要在装配的细节上找问题。装配位置的精度、温度等。也许接触面需要抛光处理。 ...

装配前内孔是抛光的，轴也是磨过的，过盈量差别不大。
从这个透淬零件的表面应力状态分析而言，热处理后残留的是表面拉应力，装配后，过盈配合又造成零件始终是在一个外涨的应力状态下，此时热处理后的表面拉应力状态对疲劳寿命是相当不利的。

吉祥如意 · 发表于 2013-9-23 23:27:40

aaron01 发表于 2013-9-23 23:19
装配前内孔是抛光的，轴也是磨过的，过盈量差别不大。
从这个透淬零件的表面应力状态分析而言，热处理后 ...

从板凳50倍图片看，所谓的裂源外表面有残留的加工痕迹。
另外，目前也只有在研磨上想办法补救。进行第二次抛光会怎样。

毛毛的 · 发表于 2013-9-24 07:54:54

最好是在还没装配前进行探伤处理，就可以确定是装配问题还是其它的。会不会是磨或抛光时产生的呢？

Adam · 发表于 2013-9-24 08:18:51

aaron01 发表于 2013-9-23 14:47
液析碳化物怎么溶？
看看这个帖子吧，http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=3357&extra= ...

你学习也是很快的啊，
之前的帖子你可怎么也不接受不能溶解呵呵

aaron01 · 发表于 2013-9-24 08:48:02

Adam 发表于 2013-9-24 08:18
你学习也是很快的啊，
之前的帖子你可怎么也不接受不能溶解呵呵

那个帖子是说的GCr15，液析不会很多的，也就是浇铸时的合金元素偏析不会非常非常严重。
你没接触过模具钢和高速钢吧？做过这些高碳高合金材料的就知道，这种材料在浇铸凝固时因枝晶生长造成的残液里的成分偏析是非常厉害的，出现液析碳化物的位置，局部含碳量可能会达到3%以上，且是大块碳化物，在后续热处理时，要想溶解这种碳化物，需要将其高温奥氏体化，进行长时间扩散，把这种碳和Cr元素的不均匀性加以改变，才有可能溶解，普通的热处理工艺根本不可能实现这种扩散。
另外一个帖子里，对这个问题有详细描述，我记不清是哪个了，只找到那个搬运工的。

aaron01 · 发表于 2013-9-24 08:55:58

Adam 发表于 2013-9-24 08:18
你学习也是很快的啊，
之前的帖子你可怎么也不接受不能溶解呵呵

这个帖子里对液析的形成原因讲得比较多。http://www.rclhome.net/forum.php ... p;extra=&page=1

吉祥如意 · 发表于 2013-9-24 08:58:13

aaron01 发表于 2013-9-23 23:19
装配前内孔是抛光的，轴也是磨过的，过盈量差别不大。
从这个透淬零件的表面应力状态分析而言，热处理后 ...

娃娃再给铁匠出个笨办法：对已完成装配的零件进行200度煮油处理。

aaron01 · 发表于 2013-9-24 09:01:30

吉祥如意发表于 2013-9-24 08:58
娃娃再给铁匠出个笨办法：对已完成装配的零件进行200度煮油处理。

似乎没什么意义，轴已经插在内孔里了，这个过盈量存在就产生应力，煮油也不能改善这个应力啊？
至于热处理应力，前面400C回过火了，200C再回也没有用吧？

喜欢上岸的鱼 · 发表于 2013-9-25 19:58:12

过盈量大，挤压产生的应力大于零件当前温度下的塑性变形量就开裂了，装配后煮油可以减缓应力集中度，我见过师傅是煮后再装配，没见过装配后再煮的。

qibao9891 · 发表于 2013-9-25 22:04:58

装配后煮一下有好处，可以松弛掉一部分应力。但是也会造成过盈产生的固持力下降。

这个工件很可能设计方面有失误，要校核一下看看。
建议还是从设计角度考虑改善这个工件的装配工艺性。
比如采用小间隙配合，用树脂胶粘接的方法，强度可达到200兆帕，比过盈配合的可靠性强多了。没有装配应力。装配也简单，抹上胶，插起来了事。
这种粘接方法，在模具装配中比较常见，用来粘冲头，可达千万次级的寿命。是一种比较成熟的工艺方法。缺点是不耐热，随胶的不同，一般也就一、二百度左右。

qibao9891 · 发表于 2013-9-25 22:15:41

本帖最后由 qibao9891 于 2013-9-25 22:17 编辑

还有一点，装配后过一段时间开裂（过盈装配延迟开裂），不是疲劳的缘故。
这是高硬度零件过盈装配中的一种常见现象。
大体上是以硬度50HRC为界。如果低于50HRC，则一般不会出现这种开裂；如果高于，则有发生延迟开裂的风险。
有的延迟开裂，发生的时间间隔相当长。在静置存放，不工作的情况下，一年或数年后仍可能开裂。
所以我对环部57HRC的硬度有看法，这里应该不要硬度，或者硬度要在50HRC之下。
这也是我所说的设计失误之一。

个人经验，勿以为凭。

aaron01 · 发表于 2013-9-26 08:07:02

qibao9891 发表于 2013-9-25 22:15
还有一点，装配后过一段时间开裂（过盈装配延迟开裂），不是疲劳的缘故。
这是高硬度零件过盈装配中的一种 ...

我也觉得疲劳的说法有点牵强，可是延迟开裂怎么从机理上来解释呢？

落水残阳 · 发表于 2013-9-26 11:05:55

aaron01 发表于 2013-9-23 11:39
打开零件后，裂纹源的细节：
宏观照片：

铁匠这个问题还得仔细考虑考虑。很不可思议。
虽然说装配过盈量大会开裂，但是裂纹源处倒了一个坡角。以残阳的想象，裂纹源一般在应力最大处，图中所示的裂纹源处应该跟轴不接触，所以此处开裂很不可思议。除非装配前裂纹源处就已经开裂了，只是不明显。
建议铁匠仔细过滤这个坡角加工过程，如果有磨削过程，更应该注意。
前两天我这有个轴承开裂，四五套都从同样的位置开裂，起初以为装配不当，后来才发现开裂位置一圈都是磨削裂纹。
总之，如果说过盈量太大而导致这个点开始裂，残阳是不愿相信的。

落水残阳 · 发表于 2013-9-26 11:14:16

qibao9891 发表于 2013-9-25 22:15
还有一点，装配后过一段时间开裂（过盈装配延迟开裂），不是疲劳的缘故。
这是高硬度零件过盈装配中的一种 ...

延迟开裂这个说法，还请豹工指教。
我们知道在静载荷条件下，氢脆是会发生延迟开裂的。腐蚀当然也会。
您说的这种延迟开裂，还是很难想象。

aaron01 · 发表于 2013-9-26 11:20:54

落水残阳发表于 2013-9-26 11:05
铁匠这个问题还得仔细考虑考虑。很不可思议。
虽然说装配过盈量大会开裂，但是裂纹源处倒了一个坡角。以 ...

经核实，热处理后的工艺是精车内孔，然后装配。

落水残阳 · 发表于 2013-9-26 11:23:12

aaron01 发表于 2013-9-26 11:20
经核实，热处理后的工艺是精车内孔，然后装配。

热处理前这个孔不存在？

aaron01 · 发表于 2013-9-26 11:30:23

落水残阳发表于 2013-9-26 11:23
热处理前这个孔不存在？

热处理前就有孔了，为了保证装配过盈量，在热处理后对这个孔进行精车啊。

落水残阳 · 发表于 2013-9-26 11:47:24

aaron01 发表于 2013-9-26 11:30
热处理前就有孔了，为了保证装配过盈量，在热处理后对这个孔进行精车啊。 ...

我只觉得，裂纹源和最大受力处不是同一个地方。裂纹源处的裂纹，装配前就应该存在。

aaron01 · 发表于 2013-9-26 11:51:01

落水残阳发表于 2013-9-26 11:47
我只觉得，裂纹源和最大受力处不是同一个地方。裂纹源处的裂纹，装配前就应该存在。 ...

可是打开裂纹看金相，裂纹里面没有任何氧化迹象啊，没有证据可以说是装配前裂的。

吉祥如意 · 发表于 2013-9-26 15:22:43

预防的办法：
1.锻模冲孔；
2. 淬火时对加以保护。

Wangqinghua196 · 发表于 2013-9-27 11:59:17

本帖最后由 Wangqinghua196 于 2013-9-27 12:17 编辑

aaron01 发表于 2013-9-26 11:51
可是打开裂纹看金相，裂纹里面没有任何氧化迹象啊，没有证据可以说是装配前裂的。 ...

恕我直言：
装配时候的开裂。但是热处理存在回火不充分问题。也就是说，硬度均匀性和组织均匀性问题。或者说：①客户的技术要求中硬度值太高。②客户的装配公差不合理，③装配时采用火焰局部加热了。

吉祥如意 · 发表于 2013-9-28 16:02:18

Wangqinghua196 发表于 2013-9-27 11:59
恕我直言：
装配时候的开裂。但是热处理存在回火不充分问题。也就是说，硬度均匀性和组织均匀性问题 ...

第四点，如果不用加热的方法，采取冷冻的方法，效果会怎样？
娃娃觉得，龟叔知道其中的区别。

qibao9891 · 发表于 2013-9-29 20:50:49

艾伦能否上传该配合的公差来看看。

aaron01 · 发表于 2013-9-30 08:27:23

qibao9891 发表于 2013-9-29 20:50
艾伦能否上传该配合的公差来看看。

孔的直径9.9mm，设计过盈量在0.06mm；
但是考虑孔是热后精车的，可能尺寸可能有±0.01mm的波动，轴是热后磨的，尺寸也有正负0.005mm的波动量的话，按照这个估计过盈量波动应该在0.045-0.075mm范围。

qibao9891 · 发表于 2013-10-1 08:38:33

aaron01 发表于 2013-9-30 08:27
孔的直径9.9mm，设计过盈量在0.06mm；
但是考虑孔是热后精车的，可能尺寸可能有±0.01mm的波动，轴是热后 ...

孔径9.9，那么轴和孔它们的各自的尺寸公差是多少呢？
有了尺寸公差，就可以知道它们的配合公差。

如果配合公差是0.045~0.075的话，的确是过盈量大了。这么大的过盈量，如果装一个轴承内圈的话，轴承内圈也会被撑裂的。而这个件可弹性变形区域比轴承内圈少得多，受力情况还要恶劣。

撑裂一说，完全可以定论。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 11:30:11

本帖最后由 aaron01 于 2013-11-25 11:40 编辑

这个问题越来越复杂了，这个件客户在装配时是百分之百检测装配时的压紧力的，也就是说在装配过程中如果压裂是会被发现的。
但是，最近又有开裂零件在美国发现，这个就是我前面说的延迟开裂现象！（1-2个月后才开裂的）
大家注意看下，新的照片，在裂纹源位置都出现明显的氧化现象，在本帖第一页铁匠上的图里也有此现象，这个说明什么呢？ @吉祥如意； @qibao9891 ；@孤鸿踏雪； @Wangqinghua196 ；@落水残阳；
几位帮铁匠分析分析，这是不是传说中的应力腐蚀开裂呢？

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 11:52:26

aaron01 发表于 2013-11-25 11:30
这个问题越来越复杂了，这个件客户在装配时是百分之百检测装配时的压紧力的，也就是说在装配过程中如果压裂 ...

这两张图片的部位？

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-11-25 11:59:15

aaron01 发表于 2013-11-25 11:30
这个问题越来越复杂了，这个件客户在装配时是百分之百检测装配时的压紧力的，也就是说在装配过程中如果压裂 ...

龟叔对延迟断裂颇有研究，还是等龟叔来看看

aaron01 · 发表于 2013-11-25 12:29:12

吉祥如意发表于 2013-11-25 11:52
这两张图片的部位？

这两张图是美国那边做的分析后，单独发的，是两个不同的零件。
娃娃，你可以看我板凳帖子里，一样在裂纹源位置出现了易腐蚀的区域，这个位置是在内孔角上。

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 13:26:03

aaron01 发表于 2013-11-25 12:29
这两张图是美国那边做的分析后，单独发的，是两个不同的零件。
娃娃，你可以看我板凳帖子里，一样在裂纹 ...

如何理解你所说的：易腐蚀的区域。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 13:27:20

吉祥如意发表于 2013-11-25 13:26
如何理解你所说的：易腐蚀的区域。

哦，是不用腐蚀剂腐蚀的情况下，宏观照片就能看到被腐蚀区域，就这个意思。

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 13:30:28

aaron01 发表于 2013-11-25 13:27
哦，是不用腐蚀剂腐蚀的情况下，宏观照片就能看到被腐蚀区域，就这个意思。 ...

那么腐蚀物质从何处而来？
空气中的自然氧化？

aaron01 · 发表于 2013-11-25 13:31:24

吉祥如意发表于 2013-11-25 13:30
那么腐蚀物质从何处而来？
空气中的自然氧化？

这个问题就是铁匠想不明白的地方，先裂后腐蚀？
还是先腐蚀后裂？
这个是马氏体不锈钢啊，那么不耐腐蚀？

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 13:34:03

aaron01 发表于 2013-11-25 13:31
这个问题就是铁匠想不明白的地方，先裂后腐蚀？
还是先腐蚀后裂？
这个是马氏体不锈钢啊，那么不耐腐蚀？ ...

如果开裂都是沿倒角处开始，不得不考虑环境腐蚀的问题。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 13:35:45

吉祥如意发表于 2013-11-25 13:34
如果开裂都是沿倒角处开始，不得不考虑环境腐蚀的问题。

海运条件下，在拉应力的条件下，这两点似乎都符合应力腐蚀开裂的特点哦。

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 13:36:46

aaron01 发表于 2013-11-25 13:35
海运条件下，在拉应力的条件下，这两点似乎都符合应力腐蚀开裂的特点哦。 ...

正是我想知道的：盐雾腐蚀的可能性最大。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 13:38:48

本帖最后由 aaron01 于 2013-11-25 15:45 编辑

吉祥如意发表于 2013-11-25 13:36
正是我想知道的：盐雾腐蚀的可能性最大。

嗯，明天和客户开会，了解一下海运的包装情况。
另外，这个开裂比例低得惊人，似乎也有点难以解释。

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 13:45:54

aaron01 发表于 2013-11-25 13:38
嗯，明天和客户开会，了解一下海运的包装情况。
另外，这个比例低得惊人，似乎也有点难以解释。 ...

还有想不通的地方？
1. 装配后在本土发现的开裂不存在与海水的关系；
2. 装配后包装质量有问题，油封不严密；
3. 装配前加热是否存在不合理的地方。
对付美国人，可以用环境腐蚀的理由：长时间的盐雾腐蚀+船舶的颠簸（相当于振动时效）。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 14:09:28

吉祥如意发表于 2013-11-25 13:45
还有想不通的地方？
1. 装配后在本土发现的开裂不存在与海水的关系；
2. 装配后包装质量有问题，油封不严 ...

微区成分偏析？因为局部有铬的碳化物的大量析出，附近区域存在贫铬区，没有达到不锈钢12%铬含量的最低要求？

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 14:22:26

aaron01 发表于 2013-11-25 14:09
微区成分偏析？因为局部有铬的碳化物的大量析出，附近区域存在贫铬区，没有达到不锈钢12%铬含量的最低要 ...

回过头来假设：
精车倒角处的温度过高，烧伤了？

qibao9891 · 发表于 2013-11-25 14:59:31

本帖最后由 qibao9891 于 2013-11-25 15:01 编辑

抄一段书。

例如图5-1所示Ti-8Al-1Mo-1V，其K1c=100MPa.m1/2。在3.5%盐水中，当初始K值仅为40MPa.m1/2时，仅几分钟试样就破坏了。如果将值K稍微降低，则破坏时间可大大推迟。当K值降低到某一临界值时，应力腐蚀开裂实际上就不发生了。这一K值我们称之为应力腐蚀门槛值，以K1SCC表示(SCC是Stress Corrosion Cracking的缩写)。

(1)K<K1SCC时，在应力作用下，材料或零件可以长期处于腐蚀环境中而不发生破坏。
(2)K1SCC<K<K1C时，在腐蚀性环境和应力共同作用下，裂纹呈亚临界扩展，随着裂纹不断增长，裂纹尖端K值不断增大，达到K1C时即发生断裂。
(3)K>K1C时，加上初始载荷后立即断裂。尽管初始K值不同，裂纹扩展速率和断裂时间也不同，但材料的最终破坏都是在K=K1C时发生的。
应该指出，高强度钢和钛合金都有一定的门槛值K1SCC，但铝合金却没有明显的门槛值，其门槛值只能根据指定的试验时间而定。一般认为对于这类试验的时间至少要1000小时，使用这类K1SCC数据时必须十分小心。特别是如果所设计的工程构件在腐蚀性环境中应用的时间比产生K1SCC数据的试验时间长时，更要小心。
除了用K1SCC来表示材料的应力腐蚀抗力外，也可测量裂纹扩展速率da/dt。

链接http://baike.baidu.com/link?url= ... iKvHNw3-XoZ_I7B6caa

归根结底，还是应力大了。
应当从零件使用状态下的受力情况，倒推出所需要的过盈固持力，由固持力推出需要的过盈和孔内表面拉应力。
然后评估是否满足几个条件：
1.孔内表面是否超过应力腐蚀门槛值；
2.配合公差允许的最大过盈量产生的拉应力是否超过应力腐蚀门槛值；
3.配合公差允许的最小过盈量产生的固持力是否满足使用条件。

说的有点乱套，凑合着看吧。愚见。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 15:06:33

还是有疑问啊，又仔细看了遍照片，大家看看下面：
裂纹源-50X.jpg

如果大圆圈里的腐蚀是应力腐蚀的话，那么那个小圆圈里是怎么回事呢？这里在没裂之前是接触不到空气或者任何腐蚀介质的啊！
以此类推，大圆圈里也有可能是先裂以后再腐蚀的哦。

Wangqinghua196 · 发表于 2013-11-25 15:14:29

钢中氢含量只有达到一门槛值（≥3ml/100g）钢才发生氢脆。

aaron01 · 发表于 2013-11-25 15:40:20

Wangqinghua196 发表于 2013-11-25 15:14
钢中氢含量只有达到一门槛值（≥3ml/100g）钢才发生氢脆。

龟叔是觉得和氢致开裂有关了？从这个热处理工艺来看，气淬后冰冷，再接400C回火，似乎也接触不到氢哦。
当然，很多延迟开裂是和氢扩散有关，这是比较常见的一种延迟开裂失效模式。

吉祥如意 · 发表于 2013-11-25 15:53:04

可能性不大。比例太小了。

Wangqinghua196 · 发表于 2013-11-26 09:59:19

aaron01 发表于 2013-11-25 15:40
龟叔是觉得和氢致开裂有关了？从这个热处理工艺来看，气淬后冰冷，再接400C回火，似乎也接触不到氢哦。
...

不会是氢脆开裂。
我认为根源是组织不均匀问题。

Wangqinghua196 · 发表于 2013-11-26 10:00:42

建议做一下低倍组织看看。看看是否有白点存在。

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这个开裂是什么原因呢？

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