1.試驗(yàn)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(jī)械損傷。滾輪外表面可見兩處徑向裂紋（分別標(biāo)記為a、b），裂紋已擴(kuò)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(gè)區(qū)域：沿晶斷裂區(qū)及準(zhǔn)解理斷裂區(qū)。其中，沿晶斷裂區(qū)占整個(gè)斷口面積60%～70%，其余為準(zhǔn)解理斷裂區(qū)。整個(gè)斷面較為平坦，無明顯的源區(qū)及機(jī)械損傷痕跡，亦無腐蝕跡象。斷口上可見明顯的沿晶區(qū)和準(zhǔn)解理區(qū)分界線，準(zhǔn)解理斷裂區(qū)上存在始于沿晶/準(zhǔn)解理交界處的擴(kuò)展棱線。

圖2 滾輪斷口微觀形貌

3）體式及金相檢查

對(duì)滾輪上端面進(jìn)行拋光浸蝕后，在體式顯微鏡下對(duì)滾軸裂紋進(jìn)行觀察，見圖3。滾輪端面上除已知的a、b裂紋外，還存在內(nèi)部裂紋c以及已擴(kuò)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(duì)b裂紋放大后觀察，可以發(fā)現(xiàn)裂紋呈鋸齒狀延伸，無脫碳現(xiàn)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(cè)試其洛氏硬度值為45.6HRC。按照GB/T 1172—1999《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值》換算成強(qiáng)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(nèi)的作用為：安裝于滾輪軸上，通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)使釋放搖臂與轉(zhuǎn)接搖臂之間由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。整體來看，滾軸只承受滾動(dòng)擠壓，無拉應(yīng)力，亦無高溫、腐蝕等環(huán)境，因此可排除應(yīng)力腐蝕的可能性。釋放搖臂上有一處尖角，可導(dǎo)致滾輪表面產(chǎn)生壓痕；釋放搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)沖擊性動(dòng)作，因而滾輪承受的擠壓應(yīng)力也為沖擊應(yīng)力。

斷口分析表明，整個(gè)斷口由沿晶區(qū)及準(zhǔn)解理區(qū)組成。準(zhǔn)解理區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展棱線發(fā)源于沿晶/準(zhǔn)解理區(qū)的交界處，這說明沿晶區(qū)先于準(zhǔn)解理區(qū)產(chǎn)生，而后沿晶裂紋尖端逐漸擴(kuò)展形成準(zhǔn)解理斷口，最終斷裂。結(jié)合已經(jīng)存在的多條表面及內(nèi)部沿晶裂紋，可以斷定沿晶裂紋應(yīng)為制造過程中產(chǎn)生，即淬火裂紋；準(zhǔn)解理裂紋為使用過程中裂紋繼續(xù)擴(kuò)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(duì)固溶溫度、淬火液等熱處理工藝具有嚴(yán)格要求；若生產(chǎn)操作控制不當(dāng)，極易產(chǎn)生淬火裂紋。

3.結(jié)論與建議

（1）滾輪開裂是由于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了沿晶淬火裂紋，裂紋在使用過程中逐漸擴(kuò)展形成。

（2）建議檢查此滾輪的實(shí)際生產(chǎn)工藝，排查導(dǎo)致淬火裂紋的因素。