在熱處理金相檢測工作中,通過觀察裂紋周邊脫碳層與氧化層形貌,是區(qū)分裂紋萌生時段、判定是否為淬火原生裂紋最直觀且可靠的判定手段。

圖片中從高倍顯微視野下可見,試樣內(nèi)部呈現(xiàn)倒斜向交匯形態(tài)的裂隙即為材料裂紋,裂紋整體呈黑灰色調(diào)。裂紋內(nèi)腔存在兩種不同形貌的物質(zhì)沿裂隙走向依附分布,深色區(qū)域為裂紋自然形成的空隙,灰灰色附著層則是材料處于高溫工況下與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成的氧化層,也是鑒別高溫成型裂紋的核心形貌依據(jù)。
聚焦裂紋邊緣區(qū)域,尤其在裂紋交匯三角區(qū)位,可清晰觀測到呈白色多邊形分布的顯微組織,該組織為高溫脫碳作用下形成的純鐵素體。裂紋內(nèi)壁存在明顯氧化產(chǎn)物、裂紋周邊伴隨大面積脫碳鐵素體組織,兩項特征相互印證,能夠明確判定該裂紋形成于淬火工藝實施之前,并非淬火冷卻過程中因組織應(yīng)力、熱應(yīng)力誘發(fā)的淬后開裂。
對試樣整體基體組織進一步觀測分析,裂紋周邊基體存在大量非馬氏體組織,區(qū)域內(nèi)可見典型羽毛狀形貌的上貝氏體,同時分布有黑褐色形態(tài)的屈氏體組織,基體整體并非單一淬火馬氏體組織形態(tài)。
從熱處理組織形成原理分析,常溫平衡態(tài)下鋼材常態(tài)組織僅為鐵素體與珠光體,而上貝氏體、屈氏體均為鋼材經(jīng)過奧氏體化加熱 + 快速冷卻淬火后,因冷卻速率不足、截面淬透性差異,在非全部淬硬區(qū)間形成的過渡性轉(zhuǎn)變組織。試樣中穩(wěn)定出現(xiàn)屈氏體與上貝氏體這類淬火次生轉(zhuǎn)變組織,足以證實該工件完整經(jīng)歷過淬火加熱與冷卻全過程。
綜合整體檢測結(jié)果總結(jié):
裂紋內(nèi)壁存在高溫氧化層,裂紋兩側(cè)及交匯區(qū)域出現(xiàn)大面積脫碳鐵素體,確定該裂紋為原材料缺陷或熱加工階段提前產(chǎn)生,不屬于典型淬火應(yīng)力裂紋;
基體中大量存在上貝氏體、屈氏體等淬火特征組織,可確定工件已完成整套淬火熱處理工序;
工件出現(xiàn)較多非馬氏體轉(zhuǎn)變組織,反映出該鋼材自身淬透性偏弱,或是工件截面尺寸偏大、現(xiàn)場淬火冷卻烈度不足,致使心部及表層局部區(qū)域無法全部淬硬,最終形成多種混合過渡組織。
實際質(zhì)量管控中,可依托裂紋脫碳氧化特征精準(zhǔn)溯源裂紋成因,同時依據(jù)非馬氏體組織占比,優(yōu)化淬火冷卻介質(zhì)、冷卻方式及奧氏體化工藝參數(shù),提升工件整體淬硬效果與綜合力學(xué)性能。

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