氣缸錠子是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件，其材料為灰鑄鐵，采用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱表面強(qiáng)化。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，工件加熱后，發(fā)現(xiàn)部分工件表面出現(xiàn)鼓泡、開(kāi)裂失效現(xiàn)象。

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，缺陷工件出現(xiàn)鼓泡、開(kāi)裂及剝落破壞與中頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理密切相關(guān)。加熱溫度越高，氨分解率越高，工件表面出現(xiàn)鼓泡、開(kāi)裂及脆化現(xiàn)象越嚴(yán)重。氣缸錠子缺陷部位顯微檢驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，在鼓泡殼下的石墨片和心部石墨片相比，呈明顯粗大狀，石墨片尖端裂紋為放射狀，并和相鄰石墨片貫穿呈網(wǎng)絡(luò)狀孔洞。

灰鑄鐵氣缸錠子加工工序?yàn)椋鸿T造一中頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理一機(jī)加工一去應(yīng)力時(shí)效等。從氣缸錠子缺陷檢驗(yàn)特點(diǎn)與工件物理化學(xué)機(jī)制析可以判斷，工件出現(xiàn)表面鼓泡與脆化爆裂和氫的滲入造成氫蝕與氫脆斷裂密相關(guān)。試驗(yàn)表明，工件初始加熱時(shí)，工件表面的氫產(chǎn)生氫蝕，使表面區(qū)域墨與氫反應(yīng)生成烷類氣體逸出，表面則形成無(wú)石墨的顯微孔洞。繼續(xù)加熱時(shí)，擴(kuò)散進(jìn)入表層石墨相中。滲入的氫在石墨相界處產(chǎn)生很高的內(nèi)氫壓，當(dāng)內(nèi)氫壓增大超過(guò)灰鑄鐵熱屈服強(qiáng)度時(shí)，使工件表面產(chǎn)生鼓泡變形（灰鑄鐵室溫抗拉強(qiáng)度約為100～400MPa，而在800K加熱溫度下，其熱強(qiáng)度要低得多）。氨分解率趟大，氫的固溶度越大，生成的氫壓力也越大。繼續(xù)通過(guò)中頻感應(yīng)加熱設(shè)備加熱時(shí)，表面已形成的連續(xù)氮化物層特點(diǎn)是強(qiáng)度、硬度高但脆性大，呈壓應(yīng)力狀態(tài)：而此時(shí)內(nèi)氫壓繼續(xù)增大呈拉應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)氫壓達(dá)到裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力時(shí)，則先在石墨尖角處應(yīng)力區(qū)域產(chǎn)生裂紋，并出現(xiàn)裂紋擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展與交錯(cuò)分布的石墨相連形成貫一部分裂紋擴(kuò)展至工件表面石墨片逸散出現(xiàn)的孔洞處，并釋放應(yīng)力。另外，在500 -600℃長(zhǎng)時(shí)間加熱中，出現(xiàn)Fe3C二次石墨化過(guò)程，碳在晶界上形成石墨，這相當(dāng)于裂紋長(zhǎng)大和延伸前移。在內(nèi)氫壓進(jìn)一步增大的情況下，使脆化晶界區(qū)域裂f 裂紋擴(kuò)展迅速，出現(xiàn)工件表面泡殼爆裂和剝落，并且貫穿形成較大的坑窩，導(dǎo)致工件失效破壞。

綜上分析可知，灰鑄鐵氣缸錠子表面出現(xiàn)鼓泡、孿形、裂紋及泡殼脆化剝落失效，主要是由于中頻感應(yīng)加熱設(shè)備加熱時(shí)氫滲入工件與石墨化作用產(chǎn)生氫蝕和氫脆缺陷造成的。對(duì)此，提出防止措施如下：(1)灰鑄鐵氣缸錠子氫蝕和氫脆隱患在加熱中，危險(xiǎn)性大；而球墨鑄鐵件很輕微，對(duì)工件性能影響不大。可改換材料，采用球墨鑄鐵。(2)對(duì)灰鑄鐵氣缸錠子氣體加熱后，立即進(jìn)行去氫處理，可在300℃左右保溫一段時(shí)間將氫排出，具體工藝依工件大小由試驗(yàn)確定。