曲柄銷軸調(diào)質(zhì)后裂紋原因分析

陳海濤（山東捷科采油設(shè)備有限公司,山東 東營 257000）

曲柄銷軸調(diào)質(zhì)后裂紋原因分析

陳海濤
（山東捷科采油設(shè)備有限公司,山東 東營 257000）

本論文主要結(jié)合自身作為檢驗員的實際工作情況，通過分析抽油機用曲柄銷軸調(diào)質(zhì)后裂紋的原因，對以后細(xì)化進(jìn)貨材料檢驗工作起到了警示作用。

裂紋；調(diào)質(zhì)；42CrMo；正火；淬火；模鍛；金相組織

0　前言

抽油機作為一個由若干零部件組成的地面原油開采裝置，目前在國內(nèi)外應(yīng)用極其廣泛。而曲柄銷軸作為抽油機上最為關(guān)鍵受力的零部件之一，對它的機械性能要求也極為嚴(yán)格，本文對曲柄銷軸調(diào)質(zhì)后裂紋原因進(jìn)行細(xì)化分析，通過查找原因，找出質(zhì)量控制點的薄弱環(huán)節(jié)，供后續(xù)的進(jìn)貨檢驗及過程檢驗參考，為產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航。

1　流程圖

2　技術(shù)要求

如圖1所示，按照設(shè)計圖紙的技術(shù)要求：毛坯件鍛造后正火處理。

3　裂紋情況描述

鍛造（模鍛）曲柄銷軸粗加工后調(diào)質(zhì)產(chǎn)生裂紋熱處理工藝完成后發(fā)現(xiàn)：從軸承臺階尺寸Φ166右側(cè)處邊緣的R8圓弧角與直面切點處產(chǎn)生裂紋，并沿軸線方向向整個臺階厚度延伸，直至軸承位尺寸Φ144方向脫落，如圖2所示：

4　原因分析

根據(jù)前面的流程圖，我們反其道而行之，采用倒推法分析事故原因：

4.1熱處理

通過走訪熱處理中心，查看其熱處理工藝（圖3），其工藝符合對合金鋼42CrMo的調(diào)質(zhì)及回火工藝要求，故此次質(zhì)量事故問題的發(fā)生點在此工序，但產(chǎn)生原因不在本工序。

4.2機加工——圓弧角是否符合設(shè)計圖紙要求

根據(jù)設(shè)計圖紙要求和機加工常識應(yīng)當(dāng)圓滑過渡，但從實際加工圓弧角可以看出（如圖4），粗加工采用普車加工圓弧角，中間有明顯棱線，此棱線很容易造成熱處理時的應(yīng)力集中，因此，適當(dāng)?shù)奶岣呒庸け砻尜|(zhì)量是避免調(diào)質(zhì)開裂的一方面因素。

4.3原材料

（1）化學(xué)分析。模鍛曲柄銷軸---為某外協(xié)廠家提供的，現(xiàn)場復(fù)檢化學(xué)成份，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1　為此批模鍛曲柄銷軸的化學(xué)成分報告

（2）金相分析。金相分析曲柄銷軸內(nèi)部組織變化:我們分兩步走，首先對于調(diào)質(zhì)后出現(xiàn)裂紋的曲柄銷軸，用裂下來的一塊加工成15*15mm塊狀，分析其組織。

圖5為金相顯微鏡下組織放大500倍后圖像，報告結(jié)果顯示金相組織為索氏體，證明調(diào)質(zhì)過程符合要求。（3）我們對尚未粗加工和調(diào)質(zhì)的1件模鍛曲柄銷軸取樣金相顯微鏡分析，試樣同樣為15*15mm的塊狀，圖6為金相顯微鏡下100倍組織狀態(tài)顯示圖，報告顯示組織為珠光體+網(wǎng)狀鐵素體，晶粒度6.5。判定：晶粒度比較粗大，同時網(wǎng)狀鐵素體嚴(yán)重割裂了珠光體之間的聯(lián)系，使鋼的強度（特別是屈服強度）大大低于正常值，塑性也降低，極易變形斷裂。

通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析（化學(xué)成分、調(diào)質(zhì)前后的金相組織觀察），我們不難發(fā)現(xiàn)，加工R角的表面精度（表面粗糙度）的降低加速了本來就塑性低、組織晶粒度大的曲柄銷軸因應(yīng)力集中在調(diào)質(zhì)后產(chǎn)生（R角處）裂紋的現(xiàn)象。

5　總結(jié)

上述抽油機曲柄銷軸調(diào)質(zhì)后裂紋，是一起典型的因外購產(chǎn)品質(zhì)量控制監(jiān)管不到位造成的批次性質(zhì)量事故，給公司造成了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失。為提高外購產(chǎn)品質(zhì)量，避免類似質(zhì)量事故的重復(fù)發(fā)生，我們質(zhì)量管理部結(jié)合技術(shù)工藝部對此類質(zhì)量問題做了如下糾正預(yù)防措施：

（1）模鍛毛坯改為自由鍛毛坯，增大了可加工余量；

（2）與采購部門溝通，加大供應(yīng)商監(jiān)造力度，查證廠家原材料入廠檢驗資料、鍛造工藝、鍛造后正火工藝，確保符合我公司技術(shù)要求；

（3）入廠進(jìn)貨檢驗時，加大金相組織結(jié)構(gòu)的抽查力度；

（4）機加工粗加工中保證R角處表面精度（表面粗糙度），避免出現(xiàn)多層刀紋，同時留大精加工的余量；

（5）粗加工后精加工前，熱處理調(diào)質(zhì)環(huán)節(jié)，除嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝外，特別注意控制好淬火、回火的時間間隔以及暴露在空氣中的時間節(jié)點；

在質(zhì)量控制人員的監(jiān)督執(zhí)行下，經(jīng)過一段時間的驗證實施，后續(xù)幾批次外購曲柄銷軸未再出現(xiàn)類似批次性質(zhì)量事故，產(chǎn)品的合格率由開始的70%提升到了95%，為企業(yè)挽回了經(jīng)濟(jì)損失，收到了良好的效益，同時被集團(tuán)公司作為典型案例在各分公司推廣學(xué)習(xí)，為企業(yè)的外購產(chǎn)品的質(zhì)量外控與內(nèi)控相結(jié)合奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1]GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》[S].

[2]GB13320-2007《鋼制模鍛件-金相組織評級圖及評定方法》[S].