渗碳内氧化是气体渗碳最常见的热处理缺陷,内氧化形成的缺陷组织会导致渗碳零部件的开裂失效。通常情况下,内氧化会导致渗碳层晶界附近形成非马氏体组织,以往的研究多以渗碳层出现非马氏体组织作为发生内氧化的证据。本论文研究发现,渗碳内氧化层并不总是能够形成可观察到的非马氏体组织,但却同样能够引起渗碳部件的失效。渗碳内氧化层中非马氏体组织的存在可通过渗碳层断口中出现“韧性粘连”间接得以证明。论文以开裂的渗碳花键轴和存在组织缺陷的大型渗碳齿轮为研究对象,通过对渗碳层进行微观组织观察、微区成分测定及不同组织区域的显微硬度测试,研究分析了两个失效部件的渗碳内氧化缺陷组织,确定其开裂失效机制及失效原因。通过对两个部件渗碳内氧化层组织特征的比较研究,进一步揭示渗碳内氧化本质,完善渗碳内氧化机制。本论文主要研究结果如下：(1)花键轴渗碳层出现黑色网状组织,并在外表层晶界形成了颗粒状的Cr、Mn、Si复合氧化物,具有渗碳内氧化缺陷组织特征,但OPM及SEM均未观察到内氧化特征组织—非马氏体。花键轴断口表面出现沿晶断裂区,且晶界表面显示“韧性粘连”特征,沿晶断口区深度与渗碳层内氧化组织缺陷深度相当。花键轴的断裂机制为韧性沿晶开裂,渗碳表层出现内氧化缺陷组织—沿晶网状黑色组织是导致花键轴发生早期脆性开裂的组织因素。(2)齿轮表层出现沿晶网状裂纹,其最大深度约O.1mm,为有效渗碳层深度的5%。渗碳内氧化组织特征—沿晶Cr、Mn、Si的氧化物和非马氏体组织明显可见。齿轮的缺陷区断口呈完全沿晶断裂,沿晶断口表面也出现了“韧性粘连”。(3)当非马氏体组织量较少,无法通过常规的金相检验(OPM、 SEM观察)、显微硬度测试来判断是否形成渗碳内氧化缺陷时,沿晶断口表面出现“韧性粘连”形态可作为发生渗碳内氧化的证据。