采用CrWMn钢制造的凸轮早期脆断的原因分析

        采用CrWMn钢制造的凸轮。毛坯经球化退火后机械加工，最终热处理工艺为880℃加热，油冷淬火，200℃回火。工件在服役初期断裂。检查金相组织：低倍放大下，可看到异常的黑色网络组织，网络边缘清晰，呈封闭状，见上图(CrWMn钢凸轮的淬火回火组织，100×)，将其黑色网络组织放大后(见图1)。
        
        图1  CrWMn钢凸轮的高倍组织，500×

        可以清楚地观察到黑色网络是由黑色组织堆集而成的，黑色组织的中心有白色颗粒状二次碳化物，呈点网状分布；灰白色地区为针状马氏体，还有一些下贝氏体针分布在黑色网络附近。

        根据上述观察，可以作出下面推断：工件球化前没有正火，球化后的组织中有比较严重的封闭的二次碳化物网，在淬火加热时，肥厚的碳化物网比较难于溶解，因此，碳化物两侧的奥氏体中贫碳、贫合金元素，在淬火冷却时，该地区首先形成以板条马氏体为主的隐针马氏体，并立即被自回火，制样侵蚀时该地区显黑色。除隐针板条马氏体外，碳及合金元素贫乏地区还形成了一定数量的下贝氏体。www.hongchao-dg.cn这些组织在低倍下只能观察到边缘不清的黑色网络，从镶嵌在其中的白色剩余碳化物网在低倍下不能分辨。从高倍组织中还可以看到，晶粒中心碳化物分布比较均匀，组织略呈过热的细针马氏体+残余奥氏体+少量剩余碳化物。

        从以上组织分析可以得出以下结论：工件毛坯停锻温度太高，锻后冷却太慢，锻坯晶粒粗大，二次碳化物沿晶界分布，晶粒度为2级，球化退火前未进行正火以消除碳化物网，致使最终热处理后仍残留断续点网状碳化物。由于碳及合金元素分布不均匀，因此，在碳及合金元素贫乏的网络四周，形成被自回火的隐针板条马氏体和少量下贝氏体(侵蚀后呈黑色)，被黑网所包围的地区性区就是停锻时的奥氏体晶粒。脆性碳化物网以及由它引起的组织不均匀所产生的附加组织应力，是凸轮早期脆断的主要原因。

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