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机床导向板表面裂纹分析
长500mm的机床用导向板,宽60mm,厚10mm,材质为9Mn2V。工艺过程:锻压→粗加工→淬火、回火→校直→平磨→时效(180℃ )→精磨。在时效后,发现数块导向板表面开裂。经表面着色探伤(见图1)可看到板中央有一环形裂纹,开口较大;其他区域布有短细裂纹,大多与磨削方向垂直。
在裂纹区法向截取试样,基体组织为回火马氏体、残余奥氏体和粒状碳化物,表层区为回火托氏体和颗粒状碳化物,说明表层经高温回火处理。与磨削方向垂直的细裂纹均为沿晶裂纹,两侧无脱碳,裂纹内也未见氧化。环形裂纹的起始端裂纹较平直,呈穿晶,尾端为沿晶裂纹,裂纹两侧也无脱碳氧化。
样品经光谱分析,主要元素含量符合技术要求。
由金相分析及裂纹宏观形态可知,垂直细裂纹为磨削裂纹。环形裂纹为校直时形成的应力裂纹,在磨削时进一步扩展。
见图1~图5。
图1 0.5× 图2 0MI 500×
图1:说明:导向板磨削表面裂纹分布形态。黑色条状及环形均是表面裂纹。
图2:说明:环形裂纹法向截面金相试样,经4%硝酸酒精溶液浸蚀。裂纹起始端较直,尾部呈曲折状,说明起始端为穿晶,尾端为沿晶。校直时的应力裂纹通常为穿晶,而磨削裂纹为沿晶。说明该裂纹先由校直产生,后在磨削时进一步扩展。该裂纹较深,约2.8mm。
图3 OMI 400× 图4 OMI 500×
图5 OMI 500×
说明:导向板磨削面不同部位金相试样,经4%硝酸酒精溶液浸蚀。
图3为垂直细裂纹部位显微组织,裂纹曲折呈沿晶扩展,深度为0.22mm。裂纹附近区表层组织有高温回火层组织。
图4为磨削正常的表层组织形态:回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。
图5为磨削不当,切削量过大或冷却条件不好,造成的表层(图上方)组织因磨削热引起的高温回火组织,为回火托氏体。
图4中表层区硬度为58.0~59.0HRC,属正常的回火组织。而图5中表层硬度仅为45.0~55.0HRC,说明由于磨削热的导入促进表层发生高温回火。