机床小轴套开裂分析

机床用小轴套，外圆为声φ55mm，孔为声φ25mm，总厚度为10mm，材质系GCr15钢，经淬火、回火处理。在表面磨削加工后发现有30多件表面严重开裂。在开裂件表面均可看到回火色斑，裂纹大都与磨削方向(磨痕)垂直分布。

抽取一开裂件，在裂纹处轴向截取金相试样。未浸蚀状态下，可看到裂纹由表向内向两侧延伸，在尾部区域裂纹呈断续、曲折形态。试样浸蚀后可看到表面局部区域呈白亮层带，即二次淬火区形貌，其厚度达0.10mm，并伴有裂纹弯曲走向，如图1所示。基体组织为隐针马氏体、较多颗粒碳化物和少量残余奥氏体，碳化物呈带状偏聚，部分趋网状分布，如图2所示。

基体硬度：672～660HV0.2(约58HBC)；白色二次淬火区硬度：857～810HV0.2(约64HRC)。

由基体马氏体形态可知，热处理过程中未有过热现象。由表层组织分布形貌及硬度测定结果可推断：磨削工艺严重失控，磨削烧损造成表面二次淬火，引发表面裂纹，而原材料中碳化物分布不甚正常，致使裂纹大规模扩展。这种因磨削工艺不当引起的裂纹通常称磨削裂纹。

图1    OMI     200×                         图2     OMI     400×

说明：经4%硝酸酒精溶液浸蚀，金相显微组织形貌。

图1中表面白亮层为二次淬火区，显微组织为淬火马氏体，裂纹由表向内弯曲发展。

图2中可看到白色颗粒状碳化物呈带状偏聚，部分趋网状分布。