滲碳部件內(nèi)氧化行為及其失效分析.pdf

1、滲碳內(nèi)氧化是氣體滲碳最常見的熱處理缺陷,內(nèi)氧化形成的缺陷組織會導(dǎo)致滲碳零部件的開裂失效。通常情況下,內(nèi)氧化會導(dǎo)致滲碳層晶界附近形成非馬氏體組織,以往的研究多以滲碳層出現(xiàn)非馬氏體組織作為發(fā)生內(nèi)氧化的證據(jù)。本論文研究發(fā)現(xiàn),滲碳內(nèi)氧化層并不總是能夠形成可觀察到的非馬氏體組織,但卻同樣能夠引起滲碳部件的失效。滲碳內(nèi)氧化層中非馬氏體組織的存在可通過滲碳層斷口中出現(xiàn)“韌性粘連”間接得以證明。論文以開裂的滲碳花鍵軸和存在組織缺陷的大型滲碳齒輪為研究對

2、象,通過對滲碳層進(jìn)行微觀組織觀察、微區(qū)成分測定及不同組織區(qū)域的顯微硬度測試,研究分析了兩個失效部件的滲碳內(nèi)氧化缺陷組織,確定其開裂失效機(jī)制及失效原因。通過對兩個部件滲碳內(nèi)氧化層組織特征的比較研究,進(jìn)一步揭示滲碳內(nèi)氧化本質(zhì),完善滲碳內(nèi)氧化機(jī)制。本論文主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)花鍵軸滲碳層出現(xiàn)黑色網(wǎng)狀組織,并在外表層晶界形成了顆粒狀的Cr、Mn、Si復(fù)合氧化物,具有滲碳內(nèi)氧化缺陷組織特征,但OPM及SEM均未觀察到內(nèi)氧化特征組

3、織一非馬氏體?；ㄦI軸斷口表面出現(xiàn)沿晶斷裂區(qū),且晶界表面顯示“韌性粘連”特征,沿晶斷口區(qū)深度與滲碳層內(nèi)氧化組織缺陷深度相當(dāng)?；ㄦI軸的斷裂機(jī)制為韌性沿晶開裂,滲碳表層出現(xiàn)內(nèi)氧化缺陷組織——沿晶網(wǎng)狀黑色組織是導(dǎo)致花鍵軸發(fā)生早期脆性開裂的組織因素。
　　 (2)齒輪表層出現(xiàn)沿晶網(wǎng)狀裂紋,其最大深度約0.1mm,為有效滲碳層深度的5%。滲碳內(nèi)氧化組織特征——沿晶Cr、Mn、Si的氧化物和非馬氏體組織明顯可見。齒輪的缺陷區(qū)斷口呈完全沿晶斷裂