0Cr7Ni7Al是以18-8CrNi為基礎發展起來的奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼，又稱為控制相變不銹鋼，與之相近的國外牌號有美國的17-7PH。

0Cr7Ni7Al不銹鋼固溶處理后為不穩定的奧氏體組織，有良好的塑性、韌性與加工性能，經過調整，使奧氏體析出碳化物后成分發生變化，再經過馬氏體轉變處理，大部分組織轉變為韌性較好的低碳回火馬氏體，具有良好的中溫力學性能和耐蝕性，優于一般馬氏體不銹鋼，一般用于制造彈簧、熱圈等。本文針對某0Cr7Ni7Al螺母支架在裝配過程中，在支架兩端最大彎折處出現裂紋，并對其進行了分析。

該批次螺母支架的加工工藝為：下料→沖裁→熱處理→噴砂→安裝，在與螺母安裝過程中，在最大彎折處發現裂紋，裂紋沿縱向延伸，具體如圖1所示。

（a）彎折最大處裂紋（15×）

（b）裂紋形貌（45×）

圖1 彎折最大處裂紋形貌

1.理化分析

（1）化學成分分析

針對該批次螺母支架，進行了電感耦合等離子發射光譜儀（ICP）化學元素分析，具體結果見表1。

表1 材料化學成分（質量分數）           （%）

從表1主要化學成分含量中可以看出：該批次材料成分符合GJB3321—1998《航空用不銹鋼冷軋彈簧帶規范》對0Cr17Ni7Al鋼成分的要求。

（2）力學性能分析

對該批次螺母支架進行力學性能試驗，試驗結果見表2。

表2 螺母支架力學性能

從表2螺母支架力學性能中可以得出：該批次螺母支架硬度值一致性較好，最大與最小值僅僅相差4HV，數據均滿足標準要求。

（3）顯微組織分析

對該批次螺母支架進行顯微組織、非金屬夾雜物、晶粒度、金屬流線等金相分析。圖2為該批次螺母支架顯微組織，從圖中可以看出：圖2a為500×縱向顯微組織，圖2b為500×橫向顯微組織，二者組織均為低碳馬氏體上沉淀析出的金屬化合物強化相，均為正常的固溶時效組織。

（a）500×縱向

（b）500×橫向

圖2 顯微組織

圖3為螺母支架晶粒圖片，從圖中可以看出：圖3a為200×縱向晶粒度，依據GB6394晶粒度評級為8級；圖3b為200×橫向晶粒度，晶粒度為8級。該批次螺母支架的橫向與縱向晶粒不存在差異及混晶情況，該批次螺母支架晶粒較細，有利于材料冷變形。

（a）200×縱向 

（b）200×橫向

圖3 螺母支架晶粒度

圖4為螺母支架非金屬夾雜物圖片，從圖中可以看出：非金屬夾雜物以硫化物為主，存在較少的球狀氧化物顆粒，依據GB/T10561《鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法》，可評為A類細系1級，符合材料標準要求。且螺母支架在彎時，彎折方向垂直于板材軋制方向，應降低了產生彎折裂紋的傾向。

（a）100×橫向夾雜物

（b）100×縱向夾雜物

圖4 螺母支架非金屬夾雜物

對開裂螺母支架表層顯微組織分析，具體如圖5所示。

（a）100×彎折最大處未腐蝕

（b）100×彎折最大處顯微組織

（c）100×直邊

（d）500×直邊

圖5 開裂螺母支架顯微組織

圖5顯示了開裂螺母支架表層顯微組織，從圖中可以看出：圖5a為最大彎折處的100×形貌；圖5b為最大彎折處顯微組織形貌，表層存在白亮層，且裂紋深度基本與白亮層深度保持一致；圖5c為100×開裂螺母支架直邊外側，表層存在較為明顯的白亮層；圖5d為500×下白亮層形貌，白亮層上晶界較為明顯，且邊緣存在顯微裂紋。

（4）原材料分析

對該批次0Cr17Ni7Al原材料表面狀態及顯微組織分析。具體如圖6所示。

（a）表面裂紋（45×）

（b）表層微觀組織（500×）

圖6 原材料表面裂紋及微觀組織

圖6顯示了該批次原材料表面裂紋及表層顯微組織。由圖可知：原材料表面存在裂紋，且表層存在細密的白亮層組織，次表面奧氏體晶界顯示較為清晰。

2.分析與討論

該批次螺母支架在與螺母體組合安裝過程中，裂紋主要產生于大變形區彎角處。對支架顯微組織進行分析，彎角處存在白亮層組織，且未彎折處表面也存在白亮層組織，次表面奧氏體晶粒顯示較為明顯，內部為正常的固溶、時效組織。對原材料表面狀態和顯微組織分析，原材料表面存在小裂紋，裂紋之間呈水平方向，裂紋延伸方向與磨削方向基本垂直。原材料表面存在白亮層，組織呈細針狀與內部存在較大差別。

分析原材料工藝，該原材料固溶處理后經過磨光工序。由于0Cr17Ni7Al固溶處理后為奧氏體組織，在經磨光過程中，由于表面磨削熱較大，在隨后的急速冷卻過程中，表層組織發生馬氏體相變，而形成磨削裂紋，不同裂紋之間呈平行分布，裂紋延伸方向與磨削方向垂直或接近垂直。

3.結語

該批次螺母支架安裝開裂原因為產原材料在固溶后磨光過程中，由于冷卻不足所產生的磨削燒傷及微裂紋。由于裂紋較小，在原材料入廠復驗時未發現，后續螺母支架安裝時，在最大彎折處發生開裂現象。為了杜絕類似問題再次發生，應從以下兩個方面進行：

（1）原材料在磨光過程中，應加強冷卻效果，以免產生磨削燒傷。

（2）加強原材料入廠質量檢測，必要時進行彎曲試驗，檢查表面是否存在微裂紋。