吃投诉了，碳氮共渗零件表面起皮？？

aaron01

前一阵吃到个投诉了，20钢碳氮共渗的小零件，客户那里发现热处理后的零件有疑似起皮的现象，数量很少，一个批次里发现了20多件，去年我们也吃过这样的投诉，也是很低的比例。现在客户很气愤，抱怨是重复发生的问题，看起来确实没找到根本原因啊。起皮零件照片如下：
零件正面：

零件背面：


这个像是氧化皮吗？

tom

没人占沙发啊
看着像渗层剥落，会不会是碳浓度梯度不够平缓。

aaron01

在如上图中缺口地方取了截面试样，检查金相：
25倍截面照片


50倍截面照片（正面)：


50倍截面照片（反面)：

aaron01

继续照片：
100倍照片：


400X照片：

aaron01

现在大家对这个问题怎么看？似乎表面有的地方长了个白亮层出来，这个是氧化层吗？而有的地方又压根没有这层东西，是什么原因造成的呢？

吉祥如意

可是冲压工件，渗碳淬火后，可经过抛丸清理？

毛毛的

能说说你的碳氮共渗工艺吗?从金相来看不像是热处理问题.产品表面起皮与产品表面明显有分层

aaron01

是冲压的产品，热处理后不抛丸，直接发给客户。
碳氮共渗是在网带炉上做的，渗碳区920C，1.2%CP，降温到860C淬火。

aaron01

外送中科院某研究所，做透射电镜分析，TEM照片：
表面全貌：


白亮层细节：


渗层的表面：

毛毛的

电镜分析的结果怎么样?碳氮共渗前产品清洗吗

吉祥如意

不能不说，说了又怕没说到点子上。
1.冲压不当（如返工）造成的工件表面金属滑移层；
2.某种原因造成的工件表面氧化（如原材料状态）；
3.工件表面氮量过高（某个时间段）；
4.请将正常件与非正常件的渗层深度告诉一下。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 10:17

                               
登录/注册后可看大图

不能不说，说了又怕没说到点子上。
1.冲压不当（如返工）造成的工件表面金属滑移层；
2.某种原因造成的工件 ...

正常件和非正常件渗层没差别，都在0.25mm左右，在截面上检测显微硬度，“白亮层”上的硬度是500HV，白亮层下面的“基体”硬度750HV。

aaron01

诡异，非常诡异，难道真的是白亮层？碳氮共渗能整出白亮层来？

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 10:49

                               
登录/注册后可看大图

正常件和非正常件渗层没差别，都在0.25mm左右，在截面上检测显微硬度，“白亮层”上的硬度是500HV，白亮 ...

问题可能出在原材料上。加强对其检查。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 10:52

                               
登录/注册后可看大图

诡异，非常诡异，难道真的是白亮层？碳氮共渗能整出白亮层来？

做个脆性试验。

aaron01

电镜的成分分析报告：
TEM report.pdf (177.99 KB, 下载次数: 106)

2013-3-22 11:07 上传

点击文件名下载附件

spectrum1 打在截面的心部位置，spectrum2打在“白亮层”的位置，spectrum3打在表面白亮层下面的“基体”。
如何解读？

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 11:09

                               
登录/注册后可看大图

电镜的成分分析报告：

艾伦还是先我们解读一下，有点费劲。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 10:17

                               
登录/注册后可看大图

不能不说，说了又怕没说到点子上。
1.冲压不当（如返工）造成的工件表面金属滑移层；
2.某种原因造成的工件 ...

从TEM的微区成分分析来看，没有明显含氮的迹象，氮化的白亮层的含氮量至少在5%以上，似乎可以排除了氮化引起的白亮层这一说法。
娃娃说的三种可能已经排除一种了，剩下两种可能，到底是氧化呢？还是金属滑移层呢？还是有别的原因呢？似乎还是不明确，下一步怎么办？

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 11:53

                               
登录/注册后可看大图

从TEM的微区成分分析来看，没有明显含氮的迹象，氮化的白亮层的含氮量至少在5%以上，似乎可以排除了氮化 ...

只能使用猜谜的方法了：
1.氧化的影响：自然因素的影响，但有不均匀的现象；环境因素的影响，炉子的均匀性不好，在某个区段，温度出现大的偏差，气氛出现大的偏差。
2.冷加工因素的影响：冲压中的返工，连续冲压，易形成金属滑移层。表现为表层均匀存在，只是深浅不一而已。
娃娃的话只供你参考。我倾向于后者。

tom

不懂失效分析，有几点疑问：1冲压前预处理做球化退火了吗？
2这个材料碳氮共渗温度是不是偏高了，本来渗氮材料淬透性加大，高温时间长晶粒长大似乎又加大了淬火烈度
3这几个照片没怎么看明白(位置），只是觉得400倍那张感觉渗层高碳区一下子突变到低碳区。
换言之，裂了这么几个零件还算幸运，风险还是存在的。——个人臆断，不必当真

aaron01

tom 发表于 2013-3-22 13:59

                               
登录/注册后可看大图

不懂失效分析，有几点疑问：1冲压前预处理做球化退火了吗？
2这个材料碳氮共渗温度是不是偏高了，本来渗氮 ...

通常冲压冲压零件，是冷轧态的，其流程是热轧钢带---冷轧---再结晶退火---冲压----热处理；
20钢920C碳氮共渗温度不算高，因为时间短，零件从室温开始升温，45分钟以后就淬火了，来得及晶粒长大？

aaron01

还是让我们解读一下EDX分析的微区化学成分吧：
                  表面渗层内                    “白亮层”                 心部        
元素      质量比   原子数比      质量比    原子数比       质量比     原子数比
C K        0.61        2.68            0.83        3.58             0.4          1.75
O K        1.35        4.45            1.81        5.87             1.29        4.29
Si K        0.33        0.62                                               0.29        0.54
Mn K      0.64        0.62            0.47        0.45             0.4           0.38
Fe K       97.07      91.64          96.89     90.11            97.63       93.03
                                                

tom

aaron01 发表于 2013-3-22 15:15

                               
登录/注册后可看大图

通常冲压冲压零件，是冷轧态的，其流程是热轧钢带---冷轧---再结晶退火---冲压----热处理；
20钢920C碳氮 ...

那样话，碳浓度也不是问题了。
氨气（氮浓度）因素不知有多大影响。

aaron01

22楼的EDX成分，拿“白亮层”的成分来和心部的成分比较，我们会发现什么：
1，碳含量略高，0.83:0.4 是渗碳的影响吗？
2，没有氮，说明不是Fe2-4N相的化合物层（氮化白亮层）
3，没有Si, 通常碳钢都会含点硅的，跑哪里去了？
4，氧含量略高，心部可以认为是不含氧的，那么心部测到的1.29%的氧可以认为是误差，(疑为镶嵌粉或者镜头污染的影响)，去除这个影响的话，实际的“白亮层”里的含氧量似乎在0.5%左右，这是氧化造成的？还是内氧化呢？肯定不是氧化皮吧，氧化皮的话，Fe2O3的含氧量要达到30%！

那么这个白亮层到底是什么东东呢？

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 12:06

                               
登录/注册后可看大图

只能使用猜谜的方法了：
1.氧化的影响：自然因素的影响，但有不均匀的现象；环境因素的影响，炉子的均匀 ...

假设1的话，气氛不均匀，可是一个零件上会造成不同区域差别那么大吗？某处有氧化，某处完全没有，是有把氧气枪在对着零件吹？
假设2的话，这个零件我们每个月做上百万件，半年里只发现一个批次有此现象，该批次全检后，只发现20件产品有此现象，冲压返工只返20件？

tom

热处理是越来越难搞了，看样子要学某些高人转行了

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 15:45

                               
登录/注册后可看大图

假设1的话，气氛不均匀，可是一个零件上会造成不同区域差别那么大吗？某处有氧化，某处完全没有，是有把 ...

本身就是偶然性的事件，你要把它当作必然性的。真是毫无办法。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 15:53

                               
登录/注册后可看大图

本身就是偶然性的事件，你要把它当作必然性的。真是毫无办法。

去年第一次吃到这个投诉，我们就是这样和客户说的，这是偶然现象，可这次客户就不肯轻易放我们过去了，一定要我们调查清楚根本原因来，而且是限期的！该死的汽车安全件。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 16:14

                               
登录/注册后可看大图

去年第一次吃到这个投诉，我们就是这样和客户说的，这是偶然现象，可这次客户就不肯轻易放我们过去了，一 ...

就按我说的回客户，看看他们的反映。

aaron01

tom 发表于 2013-3-22 15:24

                               
登录/注册后可看大图

那样话，碳浓度也不是问题了。
氨气（氮浓度）因素不知有多大影响。

由表向里，依次是我说的“白亮层”、表面渗层、心部。
白亮层是最外面的。

upposition

aaron01 发表于 2013-3-22 15:39

                               
登录/注册后可看大图

22楼的EDX成分，拿“白亮层”的成分来和心部的成分比较，我们会发现什么：
1，碳含量略高，0.83:0.4 是渗碳 ...

si可以提高硬度的，估计与冶炼有关，si元素不均匀？造成合金元素富集，形成微裂纹，从而起皮？

察哈尔汗

我们这里网速龟慢。第一楼的图也看不了。
我们曾经遇过附着力很强的氧化皮，主要是热处理的前非加工面处。

伯龙马

     板料如果防护不好，可能局部发生锈蚀和氧化。通常在氧化皮下存在水分和空气。冲压件渗碳前表面没处理干净，极易在高温下水分蒸发和气体膨胀而起皮。因此，渗碳前的预处理（除锈、喷丸除氧化皮）十分重要。

sbm197873

希望此资料对您有帮助

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 09:26

                               
登录/注册后可看大图

现在大家对这个问题怎么看？似乎表面有的地方长了个白亮层出来，这个是氧化层吗？而有的地方又压根没有这层 ...

400倍右上那块是表面的皮吗？

吉祥如意

一天都在想这个问题。
我的意见，还是金属滑移层是主要的原因。加上一些客观的因素，如温度、氧化，氮腐蚀等。
一批工件只占极少数，只有一种可能。员工将返工件加工了。没人发现而已。
照片上的起皮不是局部，而是，各个面都有。类似的问题，我以前遇见过。
别脱离现场太远了。有些情况不说穿了，一辈子都要想不明白。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 22:22

                               
登录/注册后可看大图

一天都在想这个问题。
我的意见，还是金属滑移层是主要的原因。加上一些客观的因素，如温度、氧化，氮腐蚀 ...

嘿嘿，你在35楼的提问提醒了我，应该有点眉目了，等下，我去处理一下图，再贴出来给你看看。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 22:06

                               
登录/注册后可看大图

400倍右上那块是表面的皮吗？

娃娃，再来看看这个400X照片，这层皮下面的平面（红色圆圈区域）和没有皮的地方相比，有明显的凹下去的迹象？为什么会这样呢？

吉祥如意

我还睡觉不啦。明天可是要上班的。

aaron01

嘿嘿，是冲压的压力把平面压下去压凹了，也就是说，冲压前就有这个东西了！整个加工过程中，冲压以后就没有机会形成这样的情况喽。
嘿嘿，不搞明白怕你晚上睡不着觉哦。

aaron01

冲压就像拿个电熨斗熨衣服，衣服上有的地方掉了张小纸片上去，有的地方没有，一熨以后，表面都平了，但是纸片下面的衣服就凹了一块下去喽！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 22:40

                               
登录/注册后可看大图

娃娃，再来看看这个400X照片，这层皮下面的平面（红色圆圈区域）和没有皮的地方相比，有明显的凹下去的迹 ...

这就是证据呀。为什么与基体组织不一样。表皮是什么不重要。
只能说明冲压件自身有问题。本来简单的问题，不要搞复杂了。直接找客户理论就是了。说明与渗碳淬火本身无关。
表皮这东西，我看是就是金属滑移层造成的金属本身的一部分。在环境条件下，演变成氧化铁，又被渗碳及氮化了的东西。可以打电镜分析成分，自己心里有个数就行了。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 22:50

                               
登录/注册后可看大图

这就是证据呀。为什么与基体组织不一样。表皮是什么不重要。
只能说明冲压件自身有问题。本来简单的问题 ...

是啊，是啊，铁证如山啊！总算想明白了，前面想太复杂了，这么明显的证据没看出来，这下可以睡个安稳觉了，

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 22:54

                               
登录/注册后可看大图

是啊，是啊，铁证如山啊！总算想明白了，前面想太复杂了，这么明显的证据没看出来，这下可以睡个安稳觉了 ...

为什么几万件只有20件？
为什么？
为什么？
搞得我一天也不高兴。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 22:56

                               
登录/注册后可看大图

为什么几万件只有20件？
为什么？
为什么？

会不会是有金属粘连在冲压模具上？或者冲压多少次后模具发热，引起的材料粘连？
会不会是冷轧板表面有少量翻边？
不过这些问题应该要去让客户自己调查喽，我们的任务应该已经结束了。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 22:59

                               
登录/注册后可看大图

会不会是有金属粘连在冲压模具上？或者冲压多少次后模具发热，引起的材料粘连？
会不会是冷轧板表面有少 ...

很简单，你只要上个电镜，把成分分析告诉一下，可以算出来的。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 23:03

                               
登录/注册后可看大图

很简单，你只要上个电镜，把成分分析告诉一下，可以算出来的。

电镜前面做过了啊，皮的成分也有的，就是碳和氧略高了点，其他都是铁。
说起来，我还要去问客户讨电镜的检测费呢，他们的责任不能让我掏钱！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 23:06

                               
登录/注册后可看大图

电镜前面做过了啊，皮的成分也有的，就是碳和氧略高了点，其他都是铁。
说起来，我还要去问客户讨电镜的 ...

整得我没觉了。
重新理一下：
1.问题出现在冲压工序上；
2.成分分析可以肯定是基体金属；
3.热前，已经脱离基体；
4.老帐新帐一起算；
5.把资料重新整理一下。可以参加什么杯大奖赛；
6.陪你这么晚，你得请客。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-3-22 23:21

                               
登录/注册后可看大图

整得我没觉了。
重新理一下：
1.问题出现在冲压工序上；

你今天立大功了，没说的，想吃什么随便点，我请，搬运工买单，谁叫他不帮我来着！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-3-22 23:37

                               
登录/注册后可看大图

你今天立大功了，没说的，想吃什么随便点，我请，搬运工买单，谁叫他不帮我来着！ ...

40块钱的，最好是快餐。
明天，可要翻一倍。老高，喝高了。就让一笑大师买好了。