中心楔塊是鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛緩沖器的重要零件，其材料為20CrMnMo鋼。中心楔塊工作中主要承受摩擦磨損和沖擊作用，要求硬度為55-60HRC。中心楔塊的熱處理采用920℃±10℃滲碳后緩冷至850℃保溫30min，然后油中淬火，并于200℃回火處理。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，工件處理后經(jīng)一定時(shí)間出現(xiàn)斷裂。為提高緩沖器質(zhì)量，以確保機(jī)車(chē)行車(chē)安全，對(duì)開(kāi)裂中心楔塊進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析，確定工件斷裂系氫脆引起，并提出了新工藝措施，那就是工件鍛造后再采用高頻感應(yīng)加熱爐進(jìn)行一道正火工藝。

中心楔塊試樣取自斷裂部位，金相檢驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，滲碳層組織是回火馬氏體，表層呈針狀馬氏體特征，約有15%（體積分?jǐn)?shù)）殘留奧氏體，但晶粒較粗大，為6-7級(jí)組織；心部為低溫回火條狀馬氏體，晶粒也較粗大。楔塊斷口檢驗(yàn)具有典型脆性斷口特征，斷口平齊，斷口區(qū)域未見(jiàn)明顯塑性變形，楔塊外表面粗糙狀，并發(fā)現(xiàn)折疊等組織缺陷。

分析認(rèn)為，中心楔塊氫含量偏高，在一般情況下，鋼中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.0001%-0.0002%時(shí)，將使壓力>1000MPa的鋼產(chǎn)生氫脆，而斷裂楔塊的氫含量是危險(xiǎn)值的5倍，出現(xiàn)氫致脆斷應(yīng)屬必然。沖擊檢驗(yàn)表明，20CrMnMo鋼斷裂楔塊的沖擊韌度不合格，低于國(guó)家技術(shù)要求指標(biāo)。氫滲入工件后在應(yīng)力誘導(dǎo)下擴(kuò)展，在氫富集區(qū)域形成三向應(yīng)力高峰區(qū)，工件微觀原子結(jié)合力下降，在較低應(yīng)力下導(dǎo)致工件發(fā)生氫致脆斷。另一方面，工件滲入氫，使組織中的界面能降低，使性能惡化，促進(jìn)了工件脆斷失效發(fā)生。從斷口觀察可以看出，楔塊滲碳區(qū)斷口具有典型的氫致滯后斷裂形態(tài)特征及沿晶斷裂形貌。分析表明，中心楔塊斷裂是氫在滲碳中滲入工件引起的氫致滯后斷裂。

為避免20CrMnMo鋼中心楔塊出現(xiàn)氫致滯后斷裂失效，提出防止措施如下：

（1）提高工件鍛件表面質(zhì)量，消除工件表面折疊、凸棱、坑凹和粗糙不平缺陷。

（2）工件鍛后應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱爐進(jìn)行正火處理，細(xì)化組織，并消除鍛后工件應(yīng)力。

采用上述工藝熱處理后的20CrMnMo鋼中心楔塊不僅僅沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)斷裂缺陷，滿(mǎn)足了工作性能要求，而且其硬度、耐磨性、使用壽命以及抗沖擊力都得到了很大的提高，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)良好，并且經(jīng)濟(jì)效益較好。