曲柄銷軸調質后裂紋原因分析

陳海濤（山東捷科采油設備有限公司,山東 東營 257000）

曲柄銷軸調質后裂紋原因分析

陳海濤
（山東捷科采油設備有限公司,山東 東營 257000）

本論文主要結合自身作為檢驗員的實際工作情況，通過分析抽油機用曲柄銷軸調質后裂紋的原因，對以后細化進貨材料檢驗工作起到了警示作用。

裂紋；調質；42CrMo；正火；淬火；模鍛；金相組織

0　前言

抽油機作為一個由若干零部件組成的地面原油開采裝置，目前在國內外應用極其廣泛。而曲柄銷軸作為抽油機上最為關鍵受力的零部件之一，對它的機械性能要求也極為嚴格，本文對曲柄銷軸調質后裂紋原因進行細化分析，通過查找原因，找出質量控制點的薄弱環節，供后續的進貨檢驗及過程檢驗參考，為產品質量保駕護航。

1　流程圖

2　技術要求

如圖1所示，按照設計圖紙的技術要求：毛坯件鍛造后正火處理。

3　裂紋情況描述

鍛造（模鍛）曲柄銷軸粗加工后調質產生裂紋熱處理工藝完成后發現：從軸承臺階尺寸Φ166右側處邊緣的R8圓弧角與直面切點處產生裂紋，并沿軸線方向向整個臺階厚度延伸，直至軸承位尺寸Φ144方向脫落，如圖2所示：

4　原因分析

根據前面的流程圖，我們反其道而行之，采用倒推法分析事故原因：

4.1熱處理

通過走訪熱處理中心，查看其熱處理工藝（圖3），其工藝符合對合金鋼42CrMo的調質及回火工藝要求，故此次質量事故問題的發生點在此工序，但產生原因不在本工序。

4.2機加工——圓弧角是否符合設計圖紙要求

根據設計圖紙要求和機加工常識應當圓滑過渡，但從實際加工圓弧角可以看出（如圖4），粗加工采用普車加工圓弧角，中間有明顯棱線，此棱線很容易造成熱處理時的應力集中，因此，適當的提高加工表面質量是避免調質開裂的一方面因素。

4.3原材料

（1）化學分析。模鍛曲柄銷軸---為某外協廠家提供的，現場復檢化學成份，符合相關標準要求。

表1　為此批模鍛曲柄銷軸的化學成分報告

（2）金相分析。金相分析曲柄銷軸內部組織變化:我們分兩步走，首先對于調質后出現裂紋的曲柄銷軸，用裂下來的一塊加工成15*15mm塊狀，分析其組織。

圖5為金相顯微鏡下組織放大500倍后圖像，報告結果顯示金相組織為索氏體，證明調質過程符合要求。（3）我們對尚未粗加工和調質的1件模鍛曲柄銷軸取樣金相顯微鏡分析，試樣同樣為15*15mm的塊狀，圖6為金相顯微鏡下100倍組織狀態顯示圖，報告顯示組織為珠光體+網狀鐵素體，晶粒度6.5。判定：晶粒度比較粗大，同時網狀鐵素體嚴重割裂了珠光體之間的聯系，使鋼的強度（特別是屈服強度）大大低于正常值，塑性也降低，極易變形斷裂。

通過科學的數據分析（化學成分、調質前后的金相組織觀察），我們不難發現，加工R角的表面精度（表面粗糙度）的降低加速了本來就塑性低、組織晶粒度大的曲柄銷軸因應力集中在調質后產生（R角處）裂紋的現象。

5　總結

上述抽油機曲柄銷軸調質后裂紋，是一起典型的因外購產品質量控制監管不到位造成的批次性質量事故，給公司造成了相當大的經濟損失。為提高外購產品質量，避免類似質量事故的重復發生，我們質量管理部結合技術工藝部對此類質量問題做了如下糾正預防措施：

（1）模鍛毛坯改為自由鍛毛坯，增大了可加工余量；

（2）與采購部門溝通，加大供應商監造力度，查證廠家原材料入廠檢驗資料、鍛造工藝、鍛造后正火工藝，確保符合我公司技術要求；

（3）入廠進貨檢驗時，加大金相組織結構的抽查力度；

（4）機加工粗加工中保證R角處表面精度（表面粗糙度），避免出現多層刀紋，同時留大精加工的余量；

（5）粗加工后精加工前，熱處理調質環節，除嚴格執行熱處理工藝外，特別注意控制好淬火、回火的時間間隔以及暴露在空氣中的時間節點；

在質量控制人員的監督執行下，經過一段時間的驗證實施，后續幾批次外購曲柄銷軸未再出現類似批次性質量事故，產品的合格率由開始的70%提升到了95%，為企業挽回了經濟損失，收到了良好的效益，同時被集團公司作為典型案例在各分公司推廣學習，為企業的外購產品的質量外控與內控相結合奠定了良好的基礎。

[1]GB/T3077-1999《合金結構鋼》[S].

[2]GB13320-2007《鋼制模鍛件-金相組織評級圖及評定方法》[S].