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    球墨鑄鐵大型鋼圈失效分析報告

    發布時間:2020-12-02   作者:豐東熱技術   已閱讀:
            球墨鑄鐵應用較為廣泛,與常規鑄鐵相比,有更優異的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐沖擊、以及尺寸穩定性等。本文所描述產品為大型鋼圈,直徑約200cm,在組裝過程中,約45度角跌落即發生了碎裂。
            鋼圈加工工序為:鑄造、粗加工、調質、精加工,采用等離子切割U型安裝口。產品圖片及斷口形貌見下圖:
    圖1樣品實物照片及開裂位置
    圖2斷口清潔后宏觀圖片
            根據產品失效情況,我們分別對產品硬度、金相等指標進行了分析檢查結果如下:
            樣品前處理
    球墨鑄鐵大型鋼圈樣品前處理
             一、硬度測試
    球墨鑄鐵大型鋼圈硬度測試
            結果分析:失效分析件表面硬度和心部硬度均正常,表面硬度和心部硬度無較大差別。
            二、金相分析
    裂紋附近表面顯微組織未腐蝕100×
    圖31#件裂紋附近表面顯微組織未腐蝕100×
    裂紋附近表面顯微組織未腐蝕  100×
    圖41#件裂紋附近表面顯微組織未腐蝕  100×
    裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×
    圖51#件裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×
    裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×
    圖61#件裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×
    裂紋附近表面顯微組織  100×
    圖71#件裂紋附近表面顯微組織  100×
    裂紋附近心部顯微組織  100×
    圖81#件裂紋附近心部顯微組織  100×
    裂紋附近心部顯微組織  500×
    圖9  1#件裂紋附近心部顯微組織  500×
    U形缺口部位表層顯微組織  50×
    圖10  1#件U形缺口部位表層顯微組織  50×
    U形缺口部位表層顯微組織200×
    圖11  1#件U形缺口部位表層顯微組織200×
    U形缺口部位表層顯微組織  500×
    圖12  1#件U形缺口部位表層顯微組織  500×
            結果分析:鋼圈顯微組織如圖3至圖12所示。經過對比分析,分析結果如下:表面組織為珠光體+不規則的石墨+少量鐵素體,有0.28mm左右的脫碳層(見圖7);心部組織為珠光體+不規則的石墨+少量碳化物+少量鐵素體(圖8-9),局部存在疏松(見圖6右下角)?;陌碐B/T 9441-2009評定級別為:球化率<50%,石墨大小4級,珠光體>95%。U形缺口部位金相組織為針狀馬氏體+不規則石墨+碳化物+殘余奧氏體,組織分布不均勻,存在約1.2mm的淬火層,微觀硬度達800HV3(圖10-12)。
            三、意見和解釋
            1、通過宏觀觀察樣品,斷裂位置位于U形缺口處,斷面裂紋走向由缺口處向外圓呈河流狀延伸,斷口形貌為脆性斷口;
            2、鋼圈石墨球化率過低、過大,長條狀石墨易產生應力集中,當長條石墨靠近邊緣時,易形成裂紋源;
            3、鋼圈熱處理后切割U型缺口時導致表層淬火,此處硬度過高,與基體硬度存在極大硬度差,淬火應力并未能及時消除,當受外力時,淬火層首先開裂,由于基材球化率低,局部存在疏松,降低了材料韌性,導致裂紋快速擴張,產生脆性開裂。
            4、建議改善鑄造石墨大小及形態,并避免在調質后進行熱加工。
            本文為青島豐東原創,轉載請注明出處!

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