我公司維修的某廠生產的一臺油泵內用的溢流閥，材料為Cr12MoV，制造工藝如下：下料-球化退火-車銑-鉗-預抽真空-淬火-冷處理-保溫空冷硅油保護回火-保溫隨油冷卻-磨（內）穩定化處理：時效保溫空冷-磨（內）車。按照質量管控規定要對溢流閥進行強度檢驗試驗。技術文件要求加壓至33MPa，保壓3min，當加壓到28MPa時，發現主閥體法蘭盤部位與外圓相交處出現裂紋，卸下溢流閥主閥體法蘭盤部位有一塊斷裂，為此對斷裂原因進行分析。

1、實驗方法與過程
對原材料進行成分分析與低倍缺陷檢測
對宏觀斷口進行宏觀分析并測定硬度
從斷口附近取金相試樣進行金相組織分析
采用掃描電鏡對斷口及組織進行分析并對裂紋源處進行能譜分析

2、實驗結果與分析
2.1、原材料成分分析結果結果表明溢流閥原材料化學成分符合標準要求。
2.2、低倍缺陷檢驗結果通過宏觀觀察，溢流閥斷裂處沒有目視可見的縮孔、夾雜、分層、裂紋、氣泡和白點。低倍缺陷檢測觀察得出，中心疏松準矣50為3級。溢流閥斷裂處沒有發現異常現象。
2.3、硬度分析結果硬度測定結果是61、62HRC，滿足使用要求。
2.4、宏觀現象與宏觀斷口觀察與分析從宏觀斷口照片可以看到，裂紋是由直線段與圓弧段組成的。圓弧段處在平面與圓柱的交界處，可以認為斷裂首先是從平面與圓柱交界處開始，然后向兩側擴展。溢流閥上下各有一個圓柱，下為長圓柱，上為短圓柱。在長圓柱與平面交界處可以觀察到一個不太明顯的裂紋源，短圓柱上有一條撕裂的直線（該處也是裂紋源，掃描照片說明），整個斷口有灰亮色金屬光澤，且沒有宏觀塑性變形，為典型的脆性斷裂。
2.5、金相組織分析從斷口附近取金相試樣進行深腐蝕，在SEM下觀察，結果見。可以看出，溢流閥經上述熱處理工藝處理后的組織是馬氏體加碳化物。其中一部分碳化物是未溶碳化物。值得注意的是：在金相磨面上可以看到許多微孔，有碳化物脫落的現象，同時可以看到一些晶界處及碳化物與基體交界處存在微裂紋，有些大塊的碳化物脫落嚴重。這種組織導致材料脆化。
2.6、展條紋明顯不同，可見直線處是裂紋源。在裂紋源附近還可以看到一些塊狀物質。
2.7、能譜分析分別對裂紋源處及斷口的中部區域進行能譜分析，結果見。可以看出在裂紋源處氧、碳、硅的含量較高。

3、斷裂原因分析斷裂的溢流閥采用Cr12MoV材料制造，經常規熱處理后，受到28MPa的靜壓是不應該發生斷裂的。在如此低應力作用下發生斷裂說明該溢流閥本身存在微裂紋。從宏觀斷口分析可以大致確定裂紋源位置是在短圓柱的直線撕裂處及長圓柱與平面交界的圓弧處。這些區域均是應力集中的部位。SEM斷口觀察看到撕裂直線處斷口中擴展條紋是從直線處向兩側擴展，說明該處是裂紋源。能譜分析表明在這些區域氧、碳、硅的含量比斷口中部明顯偏高，表明該工件在回火之前由于某些特殊情況，造成應力過大形成微裂紋。在隨后的硅油保護回火過程中，油介質滲入到微裂紋中同時發生氧化，因此造成氧、碳、硅的含量高。
　　另外基體組織中觀察到較多碳化物脫落的現象。在正常情況下碳化物是從基體中生長出來的，與基體是冶金結合，一般是不會脫落的。只有在碳化物與基體交界處存在很大應力或者存在微裂紋情況下才會發生脫落，在掃描電鏡下觀察到交界處確實存在一些微裂紋，必然引起組織脆化，可見這些缺陷應該是在熱處理過程中形成的。
　　為了判斷產生微裂紋的原因又選用了一件在靜壓試驗時產生很小微裂紋但沒有斷裂的溢流閥進行對比分析，其掃描顯微組織見。可以看到，此組織中的微裂紋大幅度減少。又對比了樣品組織中碳化物級別與斷裂的溢流閥中碳化物級別，發現后者的碳化物級別較高。這正說明，斷裂的溢流閥由于其碳化物級別偏高，導致在淬火過程中由于碳化物聚集造成應力過大形成微裂紋。

4、結論與建議溢流閥碳化物級別偏高，導致在淬火過程中造成應力過大形成微裂紋；溢流閥組織中碳化物與基體交界處存在微裂紋，從而導致碳化物脫落引起組織脆化。
　　溢流閥在硅油保護回火過程中，油介質滲入到微裂紋中同時發生氧化，造成裂紋源處氧、碳、硅的含量高。
　　溢流閥表面存在微裂紋同時組織脆化，造成低應力靜壓實驗時發生斷裂。
　　溢流閥改進的建議：嚴格控制原材料碳化物級別。如果設計上允許，采用合金中碳鋼調質后表面處理方法提高表面耐磨性，并對圓柱與平面交界處采用圓弧過渡。