粉末冶金链轮件热处理金相分析

jssilent

大家好:
      
        我司最近收到客户的反馈说最近用在他们的产品摩托车链轮出现了问题，他们的市场部反馈回来说有一个客户的摩托车走了几百公里，在上坡的时候，链轮突然间卡死，链轮四分五裂。我们收到的问题产品只有一小部分，其他的在现场就不见了，但是可以肯定的是，链轮的齿部并没有崩裂，而且分为至少四部分。一般来说粉末冶金件的链轮的寿命在1-2万公里左右。
    下面就是有问题产品的金相，请大家分析一下这个金相，究竟是什么原因造成的，同时我也做了一个正常产品的金相，对比
    我大概说一下，这个粉末冶金件的配方，1.6%电解铜，0.6%石墨，0.6%微粉蜡，其余都是雾化铁粉。1120度烧结，渗碳处理，hrc≥35，至于具体的热处理工艺不是很清楚，大概知道是用网带炉进行渗碳，然后淬火，回火。密度为6.8

   我用的是3%硝酸酒精腐蚀，400倍放大

jssilent

图片看得不是很清楚 我重新找了几张有问题产品的表层金相

ZX771

jssilent 发表于 2011-11-5 15:35
图片看得不是很清楚 我重新找了几张有问题产品的表层金相

      可能是粉末冶金生产时混粉不均匀造成合金铜偏析，未溶的以及析出的铜割裂材料基体降低了强度。可以用显微硬度计测量那些耐蚀的部分就清楚了。

辽宁兴城

jssilent 发表于 2011-11-5 15:35
图片看得不是很清楚 我重新找了几张有问题产品的表层金相

从金相图片看，应该是碳化物+针状马氏体+少量残余奥氏体+孔隙夹杂物，组织中碳化物太多了，这应该是产品失效的主要原因，查一查热处理工艺吧。

whank

单纯的金相也许并不能解决问题   有时候需要其他手段的配合啊

辽宁兴城

ZX771 发表于 2011-11-5 17:44
可能是粉末冶金生产时混粉不均匀造成合金铜偏析，未溶的以及析出的铜割裂材料基体降低了强度。可以 ...

铜的熔点是1083摄氏度，铜在铁中的溶解度是2.0%以上（大概是2.5左右），因此，在1120摄氏度烧结，铜都扩散到基体中了，如果是铜，也应该是细条状或点状分布在晶界处，向图片表面的组织，只有在进行渗铜工艺烧结中可以出现的组织。这是我理解的，请您指正。

辽宁兴城

whank 发表于 2011-11-5 18:31
单纯的金相也许并不能解决问题   有时候需要其他手段的配合啊

粉末冶金的产品有孔隙存在，孔隙夹杂做为一相占基体的13%左右，已经使材料的抗弯、抗冲击的性能降低很多了，如果再增加碳化物这脆性相，材料能好吗？因此，图片出现的碳化物属于缺陷相必须查明，至于其他的配合手段希望您能提供些，先谢谢了。

whank

:P是原材料或者粉末混料时有什么问题么  对粉末冶金这方面了解不多

紫琅人

同意三楼和四楼的看法，还得综合工艺和材料的偏析来思考分析

jssilent

ZX771 发表于 2011-11-5 17:44
可能是粉末冶金生产时混粉不均匀造成合金铜偏析，未溶的以及析出的铜割裂材料基体降低了强度。可以 ...

应该不会出现未溶吧，在1120度左右 铜都变成液体了，问题是只出现一个产品的问题 其他产品没有出现这种问题，偏析的话也应该是一部分出现问题吧

jssilent

whank 发表于 2011-11-5 19:48
是原材料或者粉末混料时有什么问题么  对粉末冶金这方面了解不多

初步估计是在热处理的方面出现问题，

jssilent

辽宁兴城 发表于 2011-11-5 18:26
从金相图片看，应该是碳化物+针状马氏体+少量残余奥氏体+孔隙夹杂物，组织中碳化物太多了，这应该是产品失 ...

是不是表层的马氏体比较粗大也会导致脆性增大呢？？ 我找了另外一个产品的做了金相，发现马氏体较有问题产品的细小，以下是表层的金相，请分析

jssilent

辽宁兴城 发表于 2011-11-5 19:13
粉末冶金的产品有孔隙存在，孔隙夹杂做为一相占基体的13%左右，已经使材料的抗弯、抗冲击的性能降低很多了 ...

我在观察金相的时候 发现心部与表层之间的过渡层有以下的组织，不知道是不是腐蚀得不好，但是我做了三个产品的金相都发现有这个金相，包括那个有问题的金相，不知道这又是什么组织，

jssilent

辽宁兴城 发表于 2011-11-5 19:13
粉末冶金的产品有孔隙存在，孔隙夹杂做为一相占基体的13%左右，已经使材料的抗弯、抗冲击的性能降低很多了 ...

我在用维氏硬度测渗碳层的时候，发现从表面到心部都是hv580-600左右，不知道是什么原因 ，估计一般不会渗透才对，那链轮有大概7-10mm厚

ZX771

辽宁兴城 发表于 2011-11-5 18:45
铜的熔点是1083摄氏度，铜在铁中的溶解度是2.0%以上（大概是2.5左右），因此，在1120摄氏度烧结，铜都扩散 ...

       Cu的熔点是1083°C，在1120°C烧结温度Cu虽能“熔”，并不等于Cu都能“溶”。在Cu粉过于积聚的地方就不能保证Cu都能溶解扩散到Fe基体当中，即使高温溶了到常温过饱和还会析出。你提到的渗碳体我也怀疑过，这里存在渗碳体的话应当来自渗碳气氛，但从分布形式上没有优先在外表面和孔隙边缘，因此认为是Cu偏析。再次建议楼主用显微硬度试验一下就知道是什么了，毕竟未溶Cu或析出Cu与渗碳体硬度差别很大。用硬度法很好区分。

jssilent

ZX771 发表于 2011-11-5 22:50
Cu的熔点是1083°C，在1120°C烧结温度Cu虽能“熔”，并不等于Cu都能“溶”。在Cu粉过于积聚的地方 ...

hv在580-600左右 但是我用洛氏硬度测表面硬度的时候，有几个产品的某一个区域硬度在10-20，而正常的是在40-45左右

辽宁兴城

jssilent 发表于 2011-11-5 22:37
是不是表层的马氏体比较粗大也会导致脆性增大呢？？ 我找了另外一个产品的做了金相，发现马氏体较有问题产 ...

马氏体粗大与热处理工艺有关，碳化物与热处理工艺有关，如此推断热处理炉温度可能偏高，碳势偏高，把这两项工艺参数调整好后再检验看看。因为你不能提供工艺，我只能简单的说说。

辽宁兴城

jssilent 发表于 2011-11-5 22:46
我在用维氏硬度测渗碳层的时候，发现从表面到心部都是hv580-600左右，不知道是什么原因 ，估计一般不会渗 ...

因为是粉末件，孔隙是通的，因此心部与表面可以通过空隙连同，无法分清表面、心部。因此我认为硬度是准的，应该确认心部已经渗碳了，技术要求心部允许渗碳吗？如果不允许，查工艺。

辽宁兴城

jssilent 发表于 2011-11-5 22:42
我在观察金相的时候 发现心部与表层之间的过渡层有以下的组织，不知道是不是腐蚀得不好，但是我做了三个产 ...

你可以在腐蚀前看下金相组织，表面如果有游离铜，可以看见铜的本色（发红），孔隙、夹杂可以看见，再腐蚀即可以知道结果了。

秋天的风

1楼的第一图,2楼第1\2图中米黄色相应该是铜相(在显微镜下看是铜黄色的),说明烧结温度或烧结时间有问题.请控制好烧结工艺.
还有就是粉末产品渗碳淬火一般情况是全部渗透的,没有表面硬度和心部硬度之分,只有表观硬度(HRC)和微观硬度(HV)之分;
且渗碳工艺控制不好会出现硬度相差很大,比如局部35HRC左右,局部0HRC左右都有可能.
我空间里有很多粉末产品图片,可以去看看.