淺析偏心軸開裂的原因

（1、北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141 2、沈陽鑄鍛工業有限公司，遼寧沈陽 110142）

1 進行偏心軸熱處理的實驗

為了進一步得到偏心軸在熱處理以后出現的結果，可以進行偏心軸的熱處理的試驗，材質為37SiMn2MoV 偏心軸（見照片一）在熱處理公司進行調質后,發現偏心軸表面有軸向裂紋，這些裂紋的長度和寬度都是不盡相同的，只有寬度是十分接近的，從裂紋的表面來看，無氧化現象。進行試驗的偏心軸為什么會出現這樣的情況一定會給偏心軸的制造企業帶來一定的警示，進而找到偏心軸出現裂紋的原因。

照片1 裂紋表面形貌

2 偏心軸的生產過程

偏心軸鋼錠冶煉爐前鋼液化學成份（%） 如 下 ：0.38C、0.75Si、1.80Mn、0.019P、0.021S、0.08Cr、0.10V、0.12Ni、0.11Cu、0.45 Mo，從生產記錄看，冶煉過程正常。此偏心軸鋼錠為第二盤澆注，澆注時錠身燒眼一次，其余部分均為正常。偏心軸的鍛壓過程要進行四火。一火進行壓鉗口和倒棱，二火進行鐓粗，三火進行拔方，四火進行精鍛出成品。最后進行偏心軸鍛后熱處理工作，從生產記錄看，無加熱過快，局部過熱，冷卻時間長，終冷溫度低的現象。

3 對成品的偏心軸進行檢驗

3.1 探傷

產品熱處理發現裂紋后，對工件進行了表面超聲波探傷。發現整個軸缺陷均較多，但內部缺陷更為嚴重。缺陷當量可達φ8，呈環形分布。

照片2 試片的低倍組織及裂紋

3.2 低倍檢驗

進行取樣，取一個低倍試片（見照片2），這個低倍試片為表面裂紋處，取樣后在試片表面發現裂紋，試片裂紋幾乎要貫穿整個截面。低倍檢驗結果：一般疏松1.0 級，中心疏松1.0 級，大點狀偏析3.5 級。

3.3 化學成份的分析

對偏析區和正常區的化學成分比較結果，可以了解化學成份的不同對于偏心軸開裂的影響。化學成分分析（%）：偏析區（0.40C、0.71Si、1.80Mn、0.029P、0.022S、0.4 2Mo、0.075V）；正常區（0.37C、0.75Si、1.76Mn、0.025P、0.021S、0.40Mo、0.069V）；標準成份（0.35～0.42C、0.6～0.9Si、1.6～1.9Mn、≤0.035P、≤0.03S、0.35～0.45Mo、0.06～0.12V）。

3.4 金相檢驗

通過對金相的檢驗可以發現在裂紋的附近出現了很多的脆性的夾雜物，而且分布是十分的密集的，并且在裂紋出現的地方沒有出現氧化和脫碳的情況，檢驗結果：金相組織為回火索氏體，脆性夾雜物3.0 級，朔性夾雜物2.0 級，晶粒度6～7 級（見照片3）。

照片3 金相組織照片400X

3.5 力學性能

切取力學試樣進行性能檢測,該偏心軸力學性能指標符合技術要求。

3.6 斷口分析

對斷口進行了掃描電鏡分析可以得出斷口形貌為解理斷口特征，并且斷口表面有較多的夾雜物，成分為CaO.Al2O3 脆性夾雜物（見照片4）。斷口上附有一些氧化膜，且存在MnS 塑性夾雜物。

4 偏心軸檢驗結果分析

照片4 脆性CaO.Al2O3 夾雜物1000X

偏心軸的化學成分符合要求，但偏析區的C、S、P 含量高于正常區的含量。偏心軸的鍛造工藝確定適當。偏心軸在熱處理后大點狀偏析較嚴重，低倍試片上的裂紋即存在于偏析嚴重處。偏心軸熱處理后裂紋附近的脆性夾雜物較多。裂紋無氧化、脫碳現象，說明裂紋為熱處理過程中所產生的。斷口表面的氧化膜為澆注時卷入的夾雜物經擠壓形成膜。金相組織及性能均滿足要求，說明熱處理工藝制定合乎要求。

5 避免偏心軸出現裂紋的建議

為了避免偏心軸在熱處理后出現裂紋，應嚴格控制澆注溫度及澆注速度，最大可能地降低偏析程度。在鍛后一定要進行探傷或低倍檢驗。若缺陷不十分嚴重，即可在隨后進行的熱處理時，嚴格控制加熱速度，冷卻速度及終冷溫度，防止開裂；若缺陷十分嚴重，即不必進行鍛后的粗加工及熱處理，從而避免能源、人工及其它各方面的浪費。

結語

偏心軸經過熱處理以后極易出現表面縱向的裂紋，對偏心軸出現的裂紋可以通過宏觀和微觀的方法，以及化學的分析和掃描電鏡斷口的方法進行檢驗，通過檢驗以后可以發現在偏心軸的表面大點狀偏析的情況是很嚴重的。而且偏心軸的內部雜物較多，這樣就導致偏心軸在熱處理的時候就更易出現開裂的情況，為了避免偏心軸出現這種情況，一定要找到問題出現的原因。通過對偏心軸的生產過程和檢驗的分析工作，可以得出偏心軸在經過熱處理后出現裂紋的原因，針對原因進行相應的解決，可以使得偏心軸的質量得到更好的保證。

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