李士樂、楊寶林、張秀麗等
（石家莊海山實業發展總公司）

　　3Cr13馬氏體不銹鋼因具有高強度、高硬度及良好的耐磨性能等優點，因而得到了廣泛的應用。同時，由于含碳量較高，其耐蝕性相對較差，并具有一定的淬裂性。近期我廠在對某飛機進行維護性檢查時，發現左側綜合掛架內的滾輪發生開裂。此滾輪材質為3Cr13，使用時間累計約1300h。對此，筆者通過對滾輪進行宏微觀觀察、金相檢查等，研究分析了滾輪的開裂原因，并提出了改進建議。

　　1.試驗過程
　　（1）外觀檢查
　　滾輪外觀如圖1所示。滾輪表面斷口平齊，斷口周圍無明顯的機械損傷。滾輪外表面可見兩處徑向裂紋（分別標記為a、b），裂紋已擴展至上端面，另外表面存在多處擠壓痕跡。

圖1 滾輪宏觀形貌

　　（2）微觀斷口觀察
　　滾輪斷口的微觀形貌如圖2所示。斷口可分為兩個區域：沿晶斷裂區及準解理斷裂區。其中，沿晶斷裂區占整個斷口面積60%～70%，其余為準解理斷裂區。整個斷面較為平坦，無明顯的源區及機械損傷痕跡，亦無腐蝕跡象。斷口上可見明顯的沿晶區和準解理區分界線，準解理斷裂區上存在始于沿晶/準解理交界處的擴展棱線。

圖2 滾輪斷口微觀形貌

　　（3）體式及金相檢查
　　對滾輪上端面進行拋光浸蝕后，在體式顯微鏡下對滾軸裂紋進行觀察，見圖3。滾輪端面上除已知的a、b裂紋外，還存在內部裂紋c以及已擴展至表面的較小裂紋。4條裂紋特征相似：裂紋形貌曲折，裂紋中間存在斷裂的小顆粒。在200倍金相顯微鏡下對b裂紋放大后觀察，可以發現裂紋呈鋸齒狀延伸，無脫碳現象，斷面呈沿晶特征，見圖3d；滾輪基體組織為回火馬氏體。

圖3 滾軸裂紋體式、金相形貌

　　（4）硬度檢查在滾輪端面測試其洛氏硬度值為45.6HRC。按照GB/T1172—1999《黑色金屬硬度及強度換算值》換算成強度值約為1440MPa；符合工藝δb=1375±100MPa的要求，但已接近上限。

　　2.分析與討論
　　滾輪在掛架內的作用為：安裝于滾輪軸上，通過自身的轉動使釋放搖臂與轉接搖臂之間由滑動摩擦變為滾動摩擦。整體來看，滾軸只承受滾動擠壓，無拉應力，亦無高溫、腐蝕等環境，因此可排除應力腐蝕的可能性。釋放搖臂上有一處尖角，可導致滾輪表面產生壓痕；釋放搖臂的轉動是一個沖擊性動作，因而滾輪承受的擠壓應力也為沖擊應力。

　　斷口分析表明，整個斷口由沿晶區及準解理區組成。準解理區內的擴展棱線發源于沿晶/準解理區的交界處，這說明沿晶區先于準解理區產生，而后沿晶裂紋尖端逐漸擴展形成準解理斷口，Z終斷裂。結合已經存在的多條表面及內部沿晶裂紋，可以斷定沿晶裂紋應為制造過程中產生，即淬火裂紋；準解理裂紋為使用過程中裂紋繼續擴展形成。3Cr13作為馬氏體不銹鋼，通常熱處理工藝為淬火+回火；由于碳和鉻含量較高，因而具有較大的淬裂性，對固溶溫度、淬火液等熱處理工藝具有嚴格要求；若生產操作控制不當，極易產生淬火裂紋。

　　3.結論與建議
　　（1）滾輪開裂是由于生產過程中產生了沿晶淬火裂紋，裂紋在使用過程中逐漸擴展形成。

　　（2）建議檢查此滾輪的實際生產工藝，排查導致淬火裂紋的因素。

來源：《金屬加工（熱加工）》雜志