T6920镗轴气体氮化后表面剥落原因分析

徐显卉  张晓艳  工云红  张海波

(齐齐哈尔第二机床厂  齐齐哈尔  161005)

摘  要：我厂生产的落地铣键床20201镗轴。气体氮化后发现距顶端800mm之内约3/4圆周表面出现大面积剥落。本文对此进行了多方面的检验与分析，查找出造成氮化剥落的真正原因是由于原材料存在带状组织缺陷所引起的，并提出了改进措施。

关键词：镗轴；气体氮化

1  镗轴生产概况

1.1  落地铁镗床产品型号

T6920，零件号20201，见图1。材料：38CrMoAl，技术要求：D0.4-V900。

1.2  工艺流程

备料→正火→校直→回火→检查/机加→调质→校直，检查/机加→时效→检杳机加→时效→机力汗一时效-机加-氮化-检查。

1.3  气体氮化工艺：

见图2氮化工艺曲线。

1.4  常规检验

该轴氮化前进行调质处理，从轴一头切取试块进行金相检验，组织为回火索氏体1级，表面无脱碳。气体氮化后对随炉试块进行金相硬度检验。

硬度：1097，1086.5，1097HV10kg；

脆性：1级；

氮化层深度：O.5mm，氮化物1级。

从以上常规检验可见，此轴各方面均附合技术要求。

2  事故原因检验与分析

造成渗氮层脆性大，表皮剥落的各方面因素：

(1)液氨含水量高；

(2)工件表面脱碳层未全部加工掉；

(3)氨分解率低：

(4)退氮处理不当；

(5)工件有尖角、锐边；

(6)工件表面粗糙或有锈斑。

热处理车间进行气体氮化共二件，同样镗轴在同炉中同时进行气体氮化，出炉后一件表面无异常，一切合格，另一件仅一端出现剥落，剥落层厚约0.30mm。

通过对同炉试块金相及硬度检验合格的结果分析.初步认定，很可能是原材料出现问题。

3  调查检验结果

3.1 化学成分

分析结果表明，化学成分合格。

3.2 低倍检验

一般疏松1级。

3.3 金相分析

(1)脆性夹杂物理学2.5级，明场下夹杂物呈灰色颗粒，分散分布。暗场下呈透明黄色，偏振光下由于颗粒小各向异性不明显，从而确定此夹杂物为氧化铝。

(2)现场对镗轴进行金相检验用大型工具显微镜直接对该轴剥落部位进行金相检验，表面有须状(又称针状)氮化物存在，见图3。

图3  表面金相组织  800×                     图4  心部金相组织  100×

将此轴转到机加车间进行磨削1.2mm后，对A，B，C三处进行金相检验。B，C处夹杂2级，组织为回火索氏体，A处(即表面剥落部位)脆性夹杂3.5级，(要求不大于3级)。金相组织为铁素体加珠光体。H珠光体呈带状分布。按YB3I-64B列评定为4级。(要求不大于2.5级)见图4。

4  分析与结论

(1)镗轴材料为38CrMnA1是所有合金钢中铝含量最高的一种，因铝含量高，钢液粘性大，尤其是亚共析钢更易引起带状偏析。其冶金质量控制难度大。

(2)该轴在进行气体氮化时，由于表面存在铁素体加珠光体带状组织，氮在铁素体中扩散率较大，因此轴表面铁素体固溶高浓度的氮，致使氮化层表面形成须状氮化物，增大表面脆性，引起剥落。

5  改进措施及挽救办法

(1)加强原材料进厂检验。

(2)严格控制氮化前调质处理的质量。

(3)挽救措施：该轴磨去1.2mm(氮化层全磨去)后进行高温正火，出炉后剥落部位进行金相检验，带状组织消除后，可以大改小，做其它适合轴用。