18CrNiMo7-6分 析与讨论

对批量 的扭力臂 销进行 表面 渗碳 处理 ，热处理 工艺流程 为锻造 →正火 →精车 →渗碳 →缓冷→高温 回火 →淬火 →低温 回火 。 

18CrNiMo7-6由于 该产品 有效 硬化 层较深，达到 2.2 ～2.7mm，且单边 磨量为0. 7mm。 

实际 生产 中发现 ，产品 的热处理 各项 点的检验 结果 均明显 优于 设计 文件 的要求 ，这样 就凸显 了该工艺 成本高 、热处理 周期长 、能耗 大的不足 。

 18CrNiMo7-6化学成分：

18CrNiMo7-6是EN 10084表面硬化钢的牌号，是欧洲标准化委员会的钢号表示方法，其数字编号为1.6587。

化学成分：

碳 C：0.15 - 0.21

硅 Si：≤0.4

锰 Mn：0.5 - 0.9

镍 Ni：1.4 - 1.7

磷 P：≤ 0.025

硫 S：≤ 0.035

铬 Cr：1.5 - 1.8

钼 Mo：0.25 - 0.35

用途：

广泛应用于变速箱齿轮，具有高抗弯强度、接触疲劳强度，18CrNiMo7-6还具有高的硬度和耐磨性，心部具有高的硬度和韧性。综合机械性能较高。

所以 在保证 产品质量 的前提 下，本着 节能降耗 ，降低成本 的思路 ，对热处理工艺 进行 优化 。

1.18CrNiMo7-6工艺 试验 过程

该扭力臂 销（见图1）材质 为18 CrNiMo7-6，加工工艺 路线 ：锻造 →正火 →精车 →降温 淬火 →回火 →机加工 。 

该批次 扭力臂 销采用 降温 淬火 的热处理工艺 ，具体 工艺 过程 为930℃渗碳 ，后随炉降温 至830 ℃保温 3h 后淬火 ，出炉 后180 ℃回火 。

扭力臂 销

首次 工艺 试验 后，多个 扭力臂 销等待 机加工 的搁置 过程 中出现 了如图2所示 的贯穿 纵向 裂纹 ，裂纹 深度 扩展 至扭力臂 销的中心 。 

纵裂 是常见 的淬火 裂纹 ，其产生 的力学 条件 是：在切向 残余应力 呈表面 受拉、心部受压 的情况 下，作用 于零件 表面 的最大 拉应力超过 材料 的断裂强度 。 

热处理 实践证明 渗碳 淬火 零件 的残余应力 分布 与此相反 ，近于 表面 受压 、心部受拉的应力 分布 形式 ，很少 出现 纵裂 。 

所以 ，我们 对18CrNiMo7-6出现 裂纹 的扭力臂 销进行 了解剖 制样 ，并做失效分析 。

裂纹 宏观 形貌

2.分析 与讨论

（1）断口 宏观 分析

对该扭力臂 销的两个 大端面 凸台 位置 进行 解剖 ，如图 3所示 。

断口 形貌

由图3可以 看出 该断口 较平整 ，为亮灰色 ，而且 存在 明显 的“人”字形 放射 条纹 ，断口 齐平 ，呈脆性断裂 特征 收敛 方向 指向 内层 裂纹 源位置 。

（2）化学成分 分析

该扭力臂 销材质 为18CrNiMo7-6，根据 GB /T223 测定 化学成分 ，见附表 。

（3）显微 组织

由图4可以 看出 表层 存在 大量 残留 奥氏体 +块状 或角状 碳化物 +针状 马氏体 组织 ，经测算 残留 奥氏体 量达到 40 %，碳含量 达1%左右 。 

次表层 组织 为粗大 针状 马氏体 +少量 残留 奥氏体 （见图5）。 

次表层 与内层 过渡 区组织 为粗大 板条 马氏体 +针状 马氏体 ，如图 6所示 。 

内层 与心部 过渡 区组织 为板条 马氏体 +粒状 贝氏体 组织 （见图7）。 

由图8可以 看出 心部组织 为粒状 贝氏体 组织 。

图8心部 组织

同时 依据 TB/T22 54 测得 内氧化 18 μm，脱碳 3级。 

同时 测得 该扭力臂 销的有效 硬化 层深度 为2.4mm。

（4）产生 纵裂 的力学 条件