氢脆断裂的典型案例
2021-06-30 13:51:24
作者： 工业小南点 来源： 工业小南点
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中心楔块断裂失效分析
概述：
某型车辆缓冲器中心楔块在组装3~4天后发生断裂失效，除失效件外，与失效件同批次的4件中心楔块在组装后也发生了断裂或裂纹失效。
此前生产的约14万件中心楔块，组装后发生断裂或裂纹失效的共计5件。
中心楔块材料为20 CrMnMo；
组装前的主要工序：
中频炉加热至1180℃~1250℃模锻→切边→920℃气体渗碳（丙酮和甲醇，8h）→降温850℃淬油→低温回火（230℃~245℃）
中心楔块在热处理完成后1~2天内组装，组装后中心楔块主要受拉应力的作用。
图1 断裂位置
图2断口宏观形貌
分析：
沿平行于断面方向截取试样
表层硬度接近600HV
心部约420HV
在渗碳层附近和基体区域测定氢含量
图3、4 I区断裂起始处的断裂特征主要为冰糖状的沿晶断裂，局部可见少量的准解理断裂形貌
图5 沿晶断裂区的鸡爪痕和二次裂纹
图6 Ⅱ区是以沿晶为主的沿晶+准解理断裂形貌，准解理特征所占的比例较I区大
图7 Ⅲ区主要为准解理断裂特征，局部可见细小韧窝
图8 渗碳层组织为粗针状马氏体和残余奥氏体
图9 基体组织为板条马氏体和少量的回火屈氏体
中心楔块上沿晶特征可能由以下四种因素所致：
01 过热、过烧组织
02 应力腐蚀
03 回火脆
04 氢脆
金相组织未见异常，断面较干净，未见腐蚀产物；
中心楔块在热处理完毕到组装后约7天发生断裂，具有典型的延迟开裂的特点，而回火脆一般不具备延迟开裂的特性；
20CrMnMo钢经渗碳、淬火、低温回火热处理后，渗碳层和基体均具有较高的强度，渗碳后的20CrMnMo钢发生氢脆断裂所须的氢含量应较低；
渗碳层和部分基体主要为冰糖状沿晶断裂特征，断面较干净并具有典型的鸡爪痕，即断面具有氢脆断裂的典型特征。
结论：
中心楔块的沿晶脆性断裂为氢致延迟开裂。
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