精冲件内孔花键变形超差改进措施

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一、情况说明

某公司大批量生产精冲件与汽车公司配套。该零件生产工序：坯料（球化退火）——精冲——拉内花键——碳氮共渗——精修。早期7年前使用进口材料16MnCr5（材质标准EN10084-2008），未发现大比例的内孔花键变形超差（超差变形比例低于8%），最近两年材料改成国产16CrMn，在2023年六月份生产过程中，一批次炉号（编为1#）坯料在碳氮共渗淬火后，内孔花键变形超差比例超过50%；该公司把另一批次炉号（编为2#）坯料与1#炉号坯料在相同设备上，同时精冲、拉花键、碳氮共渗，发现2#炉号坯料生产零件内孔花键变形超差比例小于10%，1#炉号坯料生产零件内孔花键变形超差比例仍超50%。

图 1 精冲零件和坯料宏观形貌

二、检测结果

把1#炉号热后变形超差零件（编为11-1#）和2#炉号热后变形未超差零件（编为22-1#）以及相对应坯料各取一件（分别编为11#、22#），进行对比检测分析。

1. 球化退火组织

用精密高速切割机，在11#、22#坯料上沿纵向切割试样，磨制、抛光、腐蚀后，观察坯料球化组织。发现11#有明显的中心偏析现象，22#中心偏析不明显。在偏析、非偏析部位进行球化组织观察，如下图。

1. 材质分析

在11#、22#中心偏析、非中心偏析处使用直读光谱仪进行对比分析，其结果见表1。

注：材质用斯派克直读光谱仪检测，C元素含量仅做对比参考。

2. 硬度

在11#、22#碳氮共渗零件表面进行洛氏硬度检测，

3. 有效硬化层深

4. 碳氮共渗金相

11#、22#碳氮共渗零件内孔花键处取样，磨制试样，进行显微组织观察。

三、分析讨论

1. 11#、22#坯料按照JB/T5074-2007《低中碳钢球化体评级》均为6级，符合客户球化要求，但是11#坯料存在相对严重的偏析情况，偏析处为球化体，但是聚集，造成成分偏析。