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《42CrMo电渣熔铸曲轴的断裂原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、热处理1"$-2%"$-3"/-!!!’!,-./电渣熔铸曲轴的断裂原因分析北京二七机车厂质量保证部!!!"""#$"!郭文荣!!我厂生产的铁路调车机车用柴油机"采用的是3*>L0H电渣熔铸曲轴#电渣熔铸曲轴的工艺流程为$去应力退火"一次正火"二次正火"粗加工"调质处理"半精加工"去应力退火"精加工"去应力退火"粗磨"渗氮处理"精磨"质检"装配曲轴"装入柴油机"性能试验#几年来"曲轴使用情况一直较好"但在一次装机试验过程中"发生’&’%,&号曲轴,位连杆径横向突然折断事故#为此"我们将柴油机解体后"对曲轴分别进行了宏观检验%金相组织检验%化学成分分析%实物质量检查和热处理工艺分析等"
2、最后找到了断裂的原因"并提出了改进措施#$%理化检验&,’宏观检验!曲轴的宏观断口全貌如图,所示#由断口清晰可见$断面与曲拐轴中心线基体垂直"断面齐平(断口显示有一处明显凹坑状缺陷(连杆径油道孔&断口黑显微组织显示有明显铸态枝晶"曲轴心部及边缘部色部分’"正好与凹坑状缺陷相连#从图*可看出凹坑状缺位枝晶均以珠光体斑块为晶轴&见图3%图&’"基体晶陷的形貌"其位置与油道孔相交"尺寸为3’==B*’=="粒度可评为-级#由于曲轴直径较大"热处理调质淬火坑底平坦光滑#从图+可以看出"断口为纤维状塑性断口"时没有完全淬透"所以曲轴边缘组织与心部组织不同可见明显的放射状撕裂岭"最后破断区较小#
3、&见图3及图&’#靠近裂纹源凹坑处显微组织未见异常&*’金相检验!在凹坑状缺陷处取样"经高倍显微&见图%及图-’#镜观察"中心部位及边缘部位均未见集中分布的非金属夹杂物"按(),’&%,),525.%)类评定"均$,级#图,!曲轴的宏观断口全貌图3!曲轴心部组织!&’B!3!3!""#年第$$期!热处理!锻压!铸造热加工!!!!"#$%&’&()!$*"!$’热处理!!!!!!!!!!!!!!!!!1"$-2%"$-3"/-图-!凹坑边缘组织!*’’B!!"+#化学成分分析!经过对缺陷部位进行化学成分分析$该曲轴的化学成分符合()!/+’--%,555标准中3*>L0H钢的技术要求"
4、如表,所示#&"3#曲轴实物检测!从曲轴的外表向心部检测硬度$检测情况如表*所示&在曲轴*!+!处取样检测的力学性能结果见表+&曲轴表面渗氮层硬度检测结果见表3&从实物检查数据看$热处理的调质’表面的渗氮处理工序基本上满足了技术要求&表$!曲轴化学成分!质量分数""M#项目>0O#N#X>L0H()!/+’--%,555’!+2!’!3*’!&!’!2’!,-!’!+-$’!’*&$’!’*&’!5!,!*’!,&!’!*&’&’%,&曲轴’!3,’!%,’!+’’!’**’!’*+’!5,’!,-表!!"*"+$*曲轴调质硬度检测结果众所周知$加热速度对热应力的大小有影响&加热检测
5、深度!==*,’*’+’3’&’速度快时$使工件内外温差增大$导致工件热应力增检测硬度9)?*%&*%’*&&*&’*3&*3&大&尤其对于熔铸过程中形成的金相组织$对加热速度表&!"*"+$*曲轴力学性能的影响更为敏感&曲轴热处理工艺中规定了加热速度$项目"!0XC"!0XC#"M#"M#$!U(A=<*YJ$Z9)?,*’@!W&在实际操作中把加热炉加热到23&@$然后把技术要求%-3’%&3’%,*%3&%3+*3’!*2’检测值2*2!%%22!3,%!,3&!*&+!+*33曲轴装入热炉中经*!&W到达23&@"约合++2@!W#&表’!"*"+$*曲轴氮化处理检验结果对于
6、大型工件$热处理加热速度过快$将导致均温前工试样编号,’*’+’件内外温差大$温差所产生的拉应力沿凹坑状缺陷释放渗氮层深!==’!&*’!&*’!&3扩展了原有的裂纹&渗氮硬度9[%%&%-+-’-"*#材料内部各部位的显微组织均属正常&位于轴脆性等级(((径中心部位3’==B*’==的凹坑状缺陷为材料内部严!%原因分析重的应力集中区$是曲轴断裂的明显裂纹源&当曲轴中",#从断口看为纤维状断口$裂纹源"凹坑状缺心部位承受拉应力时$凹坑边缘便产生巨大的尖角效应$陷#位于轴径的中心部位$应属于热应力引发的塑性断裂纹在此会迅速扩展$使曲轴单位面积承载能力急剧下降&裂&断裂的扩展发生在工件加
7、热过程中内外温差较大曲轴装入柴油机做性能试验$曲轴要承受燃气压力时$当中心部位承受较大拉应力$由于温度较低而无法和往复运动质量惯性力的交变作用’强烈的弯曲和扭依靠塑性变形来加以协调时$便沿凹坑状缺陷扩展裂纹&转’交变疲劳应力以及轴系扭转震动等&作为合格的曲热加工热处理!锻压!铸造!!""#年第$$期3!&"!!!!"#$%&’&()!$*"!$’热处理1"$-2%"$-3"/-!!!轴完全可以满足使用要求"而对于已经存在裂纹的曲做超声波探伤检查存在一定困难
