机械刀片表面开裂分析

机械切纸刀由双金属压合成：刀基底为Q235，刃口为CrWMn钢。工艺过程为：CrWMn圆钢轧制成钢带(缓冷)→刨侧面→1000℃下与Q235钢镶钢轧制压合(喷水冷却→校直(空冷)→淬火(830～840℃喷水冷却)→180℃硝盐回火→校直磨削。磨削后，发现刀面有许多细裂纹。经着色探伤，可见CrWMn钢面上的裂纹细长，垂直于磨痕，且趋网状，裂纹表面开口(见图1)，刀基底Q235钢表面未见裂纹。

在裂纹处横向截取试样，可看到裂纹由表面垂直发展，后又分叉，深约2.5mm，裂纹曲折，尾端处两侧还有数条不连续细裂纹，呈沿晶发展，见图2所示。试样经浸蚀后可见最表层有一不均匀的白亮层(二次淬火层)，最厚处约l0μm；其下为深色回火区；中间浅色区为回火不充分区，如图3所示。基体组织为马氏体、残余奥氏体和颗粒状碳化物，马氏体较粗大(约5级)，如图4所示。进一步深浸蚀后，明显可见碳化物呈网状或断续网状分布，如图5所示。

由以上分析可见，刀片CrWMn钢部分热处理工艺控制不当，致使组织粗大，碳化物趋网状，而磨削工艺不正常是导致本刀片开裂的主要原因。

图1         0.5×                                                图2      0MI     32×

说明：图1为刀片表面磨削裂纹形貌，呈平行及龟裂纹。

图2为抛光态裂纹形态，裂纹呈沿晶扩展特征，深约2.5mm。

图3  0MI  250×                                                  图4    0MI     500×

图5    0MI     100×

说明：经4%硝酸酒精溶液浸蚀后CrWMn钢层金相组织形貌。

图3表面白亮层为二次淬火马氏体，次表层为高温回火马氏体。

图4为基体组织马氏体、残余奥氏体和碳化物，马氏体较粗大，为5级。

图5为部分区存在的碳化物呈半网状分布的形态。