汽車閥體沖擊吸收功偏低原因分析

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針對汽車閥體用42CrM。鋼出廠驗收中沖擊吸收功偏低現象,分別

從力學性能、斷口、金相組織方面對材料進行分析,結果表明

42aMO鋼沖擊吸收功偏低與熱處理后材料組織粗大,組織為貝氏

體組織有關。通過合理控制熱處理工藝,使材料獲得索氏體組織,可

以提高材料的沖擊吸收功。

42CrM。鋼是一種中碳低合金結構鋼，具有高強度和韌性，淬透

性較好，無明顯的回火脆性，調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次

沖擊能力，低溫沖擊韌度良好，廣泛應用于機車牽引用的大齒輪、壓

力容器、后軸、工程機械、橋梁和軌道交通等結構件。

某批次汽車閥體42CrM。在出廠驗收中,發(fā)現沖擊吸收功偏

低，本文通過對沖擊功正常材料與沖擊功偏低材料進行力學性能測

試、金相分析等，找出了產品沖擊吸收功偏低的原因，對后續(xù)的生產

起到了指導意義。

1.理化檢驗

(1)宏觀檢驗

觀察沖擊功正常材料沖擊試樣斷口(見圖1),斷口呈纖維狀，

無金屬光澤，邊緣有塑性變形痕跡，屬于正常塑性斷口；沖擊功偏低

材料斷口(見圖2)斷面平齊，有明顯的結晶顆粒，晶粒較大，屬于

結晶狀脆性斷口。

(2)力學性能試驗

分別在在沖擊功正常、擊功偏低產品上取試產品上取試樣，依據

GB/T228.1—2010在電子萬能試驗機上進行拉伸試驗,依據GB/T

229—2007在擺錘試驗機上進行沖擊試驗；試驗結果如表1、表2

所示。

表1沖擊功正常產品力學性能/J

試樣Rm/MPaRpO.2/MPaA(%)KV2/J

1107896915.584

2108197917.092

表2沖擊功偏低產品力學性能

試樣Rm/MPaRpO.2/MPaA(%)KV2/J

199272912.510

299572012.012

沖擊功偏低試樣抗拉強度、屈服強度同樣偏低，尤其是屈服強度

下降較多，斷后伸長率下降較多，沖擊功嚴重偏低；可見沖擊功偏低

的試樣塑性、韌性均不同程度下降。

(3)金相檢驗

分別在沖擊功正常與沖擊功偏低產品上取金相試樣，在金相砂紙

上磨制，自動拋光機上拋光后,用4%硝酸酒精對試樣進行侵蝕，分

別在光學顯微鏡下觀察其組織形貌；如圖3、圖4所示。

圖3沖擊功正常試樣組織形貌(500X)

(a)組織形貌(100X)(b)組織形貌(500X)

Z二魁夕那生去回

圖4沖擊功偏低試樣組織形貌

可以看出，沖擊功正常的試樣基體組織為回火素氏體，組織均

勻；沖擊功偏低的試樣基體組織為大量的上貝氏體與極少量回火索氏

體，且組織較粗大。

2.分析與討論

由上述試驗結果可知，對比沖擊功正常的產品，沖擊功偏低的產

品強度、塑性、韌性均有所下降，沖擊功偏低試樣斷口呈明顯的脆性

特征，通過微觀的金相檢驗，發(fā)現沖擊功正常的產品基體組織為均勻

的回火索氏體，而沖擊功偏低的產品基體存在大量的粗大上貝氏體組

織。

回火索氏體是馬氏體高溫回火(500~60(TC)產物，回火索氏

體中的碳化物分散度很大，呈球狀，具有良好的韌性和塑性，同時具

有較高的強度，因此具有良好的綜合力學性能。貝氏體為過冷奧氏體

在中溫范圍內形成的由鐵素體和滲碳體組成的非層狀組織，按在中溫

區(qū)貝氏體形成的位置，分為上貝氏體和下貝氏體，典型上貝氏體多呈

羽毛狀特征。上貝氏體中組織為鐵素休基體上分布大量碳化物和滲碳

體，板條特征不明顯，滲碳體聚集球化，并向鐵素體長大，鐵素體呈

束狀外形，其內部"比較干凈〃，說明位錯密度已大大降低，導致了鋼

的沖擊性能下降［2］。上貝氏體中滲碳體是以片狀分布在界面，顆粒

較大，分布不均勻，很大程度上降低了材料的塑性和韌性，導致材料

機械性能較差。

造成42CrMo鋼沖出吸收功偏低原因主要與產品的基體組織中

存在較多的上貝氏體組織，且熱處理溫度較高，生成較粗大的基體組

織有關。

3.結語

(1)汽車閥體用42CrM。鋼沖擊吸收功偏低原因主要是因為產

品的基體組織中存在較多的上貝氏體組織，且熱處理溫度較高，生成

較粗大的基體組織。

(2)改善產品的力學性能，需要嚴格控制熱處理工藝，使產品

獲得均勻的回火索氏體組織。

文/褚小菲，河南北方紅陽機電有限公司計量理化檢測中心。