20CrMnMo活塞失效分析.pdfVIP

20CrMnMo活塞失效分析 沈阳瑞风机械有限公司 (辽宁 110027) 陈生财 沈阳工业大学管理学院 (辽宁 110870) 郭莹莹 2010年7月28日，我公司质量管理部接到反 2．检验与分析 馈 ，在新疆某工程使用的活塞寿命较短 ，提前损 (1)外观检验 该损坏的活塞外径为40mm， 坏。损坏件多半是前端凹陷、剥落，也有部分损坏 内孔直径是8mm，杆部没有变形，外表面有锈蚀， 件是从中间断裂。该工程单位特寄给了我公司一件 前段凹陷、剥落。凹陷区域 内有翘起的金属碎片， 损坏的活塞，我们对此活塞进行了硬度和金相检测 表面被撞击得较平、光亮。凹陷的深度4．6mm，内 与分析，找到了活塞损坏的原因，并对热处理工艺 孔直径的边缘被击碎、掉块。侧面8个齿的齿顶已 进行了改进。 经都损坏，如图1所示。 1．活塞的主要性能及工艺 该活塞为我公司生产的7655型凿岩机活塞 ， 其主要性能指标为：冲击吸收能量59J，冲击频率 36Hz，扭矩15Nm‘，转速300r／min。我们公司生产 的活塞技术要求为：渗碳深度为1．7～2．1mm，表面 硬度为58～63HRC，心部硬度为43～47HRC。 活塞的制造工艺是 ：锻造一机加工一热处理。 其中热处理工艺是 ：渗碳一直接淬火+高温回火一 图1活塞端头外貌 二次淬火+低温回火。 (2)硬度检验 损坏活塞端头4个检测点的硬 由图6看出，Cr5系材料支承辊在450～550~C回 火，随回火温度升高 ，硬度逐渐下降。当回火温度 在525℃以下时，硬度变化不大且具有一定的规律 ∽ 性，当回火温度高于525℃时硬度明显下降，说明 Cr5系材料支承辊回火温度在525℃左右存在陡降 拐点。 我们也统计了Cr5系材料支承辊奥氏体化温度 T=1060~C、T2=990~C差温加热在一系列回火温度 下热处理硬度交检数据，也是随回火温度升高，硬 回火温度／~c 度逐渐下降，但陡降拐点出现在530~C左右。 图6 cr5钢支承辊硬度与回火温度曲线 MW (201l1112) 参磊 … 热处 47 度分别为57HRC、58HRC、57HRC、57HRC；心 晶界分布的成串小晶粒，其形状呈圆形。小晶粒是 部硬度43HRC。按我公司产品的技术要求，表面硬 在二次淬火时沿晶界新形成的晶粒，还没有足够的 度不合格，低0～1HRC，心部硬度为下限值。 时间长大。同时也说明材料的原始晶粒较粗大，在 (3)金相检验 首先是渗碳层的金相组织。由 第二次淬火时由于保温时间短 ，导致新形成的小晶 于损坏的活塞端头已经凹陷，渗碳层 已经全部剥 粒还没有长大。 落，所以无法检验使用部位的金相组织和渗层的金 相组织，现在的检验部位是活塞齿部的渗层金相组 织。齿部的渗碳层内有块状和颗粒状的碳化物，在 齿的棱角处 ，块状碳