某公司新進一批GCr15鋼制零件,，進廠檢驗時發(fā)現(xiàn)裂紋,。隨后對本批零件進行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)該批零件全部出現(xiàn)裂紋,。

1.研究內(nèi)容及方法

（1）化學(xué)成分分析 對零件表面和內(nèi)部使用OBLF直讀光譜儀進行化學(xué)成分分析,，結(jié)果如表1所示,。

表1 鋼制零件化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）                  （%）

從零件內(nèi)部的化學(xué)成分可以看出，零件化學(xué)成分符合GB/T18254中GCr15要求,，從表面與內(nèi)部的化學(xué)成分數(shù)據(jù)對比可以看出，零件表面存在脫碳現(xiàn)象,。

（2）金相組織觀察 對零件進行非金屬夾雜物檢驗,，檢驗結(jié)果見表2，所含非金屬夾雜物均符合GB/T18254要求,。

表2 非金屬夾雜物檢驗結(jié)果

 對零件表面進行金相制樣（未腐蝕）,，使用LEICA DM4000M顯微鏡觀察零件表面，裂紋呈現(xiàn)網(wǎng)狀,。

為了更清楚地顯示裂紋形貌,，對零件切割進行了橫截面顯微觀察，金相制樣未腐蝕后觀察發(fā)現(xiàn)了許多由表面向內(nèi)擴展延伸的裂紋,，是一條從表面向內(nèi)延伸的裂紋，裂紋長度約為200μm,。裂紋附近未見非金屬夾雜物,，圖4顯示裂紋呈現(xiàn)出曲折、間斷的相似形貌,，而且裂紋體的有些部位出現(xiàn)了分叉現(xiàn)象,。說明淬火時較大的內(nèi)應(yīng)力(包括組織應(yīng)力和熱應(yīng)力)使得材料表面多處發(fā)生了開裂。

對橫截面金相樣品腐蝕后,，零件為正常部位與裂紋處組織均為正常的GCr15淬回火組織：回火隱針馬氏體+碳化物+殘留奧氏體,，未見過熱及過燒的粗大晶粒級粗大的網(wǎng)狀碳化物。裂紋兩側(cè)未見明顯脫碳,，說明裂紋形成與淬火加熱后,。

2.表面網(wǎng)狀裂紋產(chǎn)生的原因分析

零件均為GCr15高碳合金鋼制造的壁薄壁零件,熱油淬火時極易淬透。因馬氏體與奧氏體如表3所示其比容存在差異以及奧氏體,、馬氏體與碳化物熱膨脹系數(shù)的巨大差異,，零件淬火時會產(chǎn)生很大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力。

表3 鋼中各種相的比容

零件在淬火過程中表層先冷,，中心后冷,，存在表心溫差，在冷卻初期表層下降比心部快,，表層較大收縮收心部的牽制,，表層產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于心部的馬氏體相變落后于表面,且馬氏體比容大于奧氏體,，因此零件表面的存在組織壓應(yīng)力,但是由于表面存在脫碳,，淬火過程中降低了心部奧氏體與表面馬氏體的比容差，降低了表面本來應(yīng)該有的壓應(yīng)力,。表面脫碳層造成淬火后內(nèi)層馬氏體含碳量高于表面馬氏體含碳量,，由表3可以得出內(nèi)部的馬氏體的比容大于表面馬氏體比容,，這樣表面形成的馬氏體與內(nèi)部的馬氏體體積差大，使表面造成很大的拉應(yīng)力,，當上述總應(yīng)力超過零件本身強度即導(dǎo)致零件開裂,，形成表層的張開型淬火裂紋。

3.結(jié)語

（1）該批GCr15鋼制零件出現(xiàn)表面網(wǎng)狀裂紋,，應(yīng)當報廢處理,。

（2）零件裂紋形成與淬火后，由淬火后應(yīng)力造成,。