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某渣漿泵35CrMo鋼被動(dòng)軸斷裂失效分析

發(fā)布時(shí)間：2020-12-15 08:29:39 點(diǎn)擊次數(shù)：395

某渣漿泵35CrMo鋼被動(dòng)軸斷裂失效分析
安全事故情況
某企業(yè)購買的渣漿泵已一切正常工作中近50h，在一次基本工作全過程中，其驅(qū)動(dòng)力端被動(dòng)軸忽然產(chǎn)生斷裂，斷裂時(shí)渣漿泵的壓力為15MPa，斷裂前未發(fā)覺異常情況。渣漿泵驅(qū)動(dòng)力端被動(dòng)軸原材料為35CrMo碳素鋼，由鑄鋼件經(jīng)煅造后開展熱處理熱處理工藝所制作。
理化檢測
1、宏觀經(jīng)濟(jì)觀查
宏觀經(jīng)濟(jì)觀查發(fā)覺，該被動(dòng)軸直徑為330Mm，斷裂面基礎(chǔ)齊平且表面較不光滑，無顯著塑性形變，斷裂面放射形裂痕外擴(kuò)散紋路顯著，由裂痕拓展方位由此可見斷裂源坐落于樞軸，斷裂面裂痕由斷裂源沿圓上方位呈放射形向被動(dòng)軸近表面拓展，存有顯著的裁切唇拓展階梯，具備瞬時(shí)速度延性斷裂特點(diǎn)。
斷裂失效分析
2、成分剖析
在斷裂的被動(dòng)軸上抽樣，選用DF-200型火花放電直讀光譜儀開展成分剖析。
斷裂失效分析
被動(dòng)軸的成分合乎GB/T3077－2015«合金工具鋼»對(duì)35CrMo碳素鋼的規(guī)定。

3、物理性能檢測
依照J(rèn)B/T5000.8－2007«重型機(jī)械設(shè)備通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第八一部分：鑄鋼件»、GB/T228.1－2010«金屬復(fù)合材料拉伸實(shí)驗(yàn)第一一部分：室內(nèi)溫度實(shí)驗(yàn)方式»和GB/T229－2007«金屬復(fù)合材料夏比鐘擺沖擊試驗(yàn)方式»，在被動(dòng)軸橫斷面間距表面1/3半經(jīng)處抽樣，選用CMT5105型電子器件拉伸試驗(yàn)機(jī)和JB-300B型拉力試驗(yàn)機(jī)各自對(duì)試件開展室內(nèi)溫度拉伸實(shí)驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
斷裂失效分析
對(duì)比GB/T3077－2015«合金工具鋼»規(guī)范中35CrMo軸(直徑超過150mm)熱處理＋高溫淬火物理性能指標(biāo)值，由此可見被動(dòng)軸除開斷后伸長率、橫斷面縮水率合乎GB/T3077－2015對(duì)35CrMo鋼的規(guī)定以外，被動(dòng)軸的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和沖擊性消化吸收動(dòng)能均小于該規(guī)范的規(guī)定。
4、透射電鏡剖析
在被動(dòng)樞軸部裂痕源區(qū)抽樣，選用SU-70型場發(fā)送透射電鏡(SEM)開展外貌觀查。
斷裂失效分析
由此可見，斷裂面存有很多紅提樣枝晶組織，孿晶表面光潔且仍維持鍛造凝結(jié)收攏的初始情況，低倍下可觀查到枝晶間存有很多孔隙度；斷裂面有很多孔眼及松散缺點(diǎn)，孔眼內(nèi)腔光潔，斷裂面具備類質(zhì)斷裂的特點(diǎn)。
5、金相檢驗(yàn)
各自在被動(dòng)軸的表面、距表面30mm處和芯部抽樣(圖1的A，B，C部位處)，試件經(jīng)嵌入、磨拋，選用摩爾分?jǐn)?shù)為3％的氰化鈉酒精溶液腐蝕后，選用MA1001型體視顯微鏡觀查試件的顯微鏡組織。
斷裂失效分析
6、夾雜物與松散缺點(diǎn)剖析
在被動(dòng)樞軸部(圖1中C部位處)抽樣，選用SU-70型場發(fā)送透射電鏡開展外貌觀查，由此可見被動(dòng)樞軸部存有很多夾雜物和松散組織，如圖所示6所顯示。
斷裂失效分析
選用透射電鏡附加的能譜儀(EDS)對(duì)夾雜物開展能譜。
斷裂失效分析
由此可見夾雜物中有鋁、硫、鎂、鐵、錳、氧、碳、硅等原素，推斷帶有硫化錳、硫化鐵、三氧化二鋁、氧化鎂、鋁硅酸鹽等。依據(jù)GB/T10561－2005/ISO4967：1998(E)«鋼中非金屬材料夾雜物成分的測量規(guī)范定級(jí)圖顯微鏡檢測法»，對(duì)圖6a)中夾雜物開展定級(jí)，定級(jí)結(jié)果為D類3.0級(jí)，夾雜物等級(jí)較高。被動(dòng)樞軸部還存有長短為20μm之上的松散缺點(diǎn)，如圖所示6b)所顯示。
剖析與探討
由宏觀經(jīng)濟(jì)觀查結(jié)果得知，裂痕源坐落于被動(dòng)軸斷裂面心部，裂痕呈放射形向四周拓展，斷裂面齊平且無塑性形變，具備瞬時(shí)速度延性斷裂特點(diǎn)。
由透射電鏡剖析結(jié)果得知，斷裂面心部裂痕源區(qū)存有很多的紅提樣枝晶組織、孔隙度和松散缺點(diǎn)，孿晶表面光潔，仍維持鍛造凝結(jié)收攏的初始情況，孿晶組織和微孔板松散構(gòu)造由鍛造時(shí)管理中心部鋼液最終凝結(jié)收攏產(chǎn)生。在中后期的煅造全過程中，因?yàn)殍T造形變不充足，沒有粉碎充足清除該組織，很多保存了孿晶組織和孔隙度構(gòu)造，造成被動(dòng)軸的組織高密度性和勻稱性不高，毀壞和消弱了結(jié)晶間的聯(lián)絡(luò)，明顯減少了被動(dòng)軸的抗壓強(qiáng)度，另外孿晶組織和孔隙度處造成應(yīng)力，變成裂痕源。
由金相檢驗(yàn)、夾雜物和松散缺點(diǎn)剖析結(jié)果得知，被動(dòng)樞軸部顯微鏡組織不勻稱，夾雜物等級(jí)較高，另外還存有松散組織。夾雜物成份關(guān)鍵為硫化錳、硫化鐵、三氧化二鋁、氧化鎂、鋁硅酸鹽等。
由物理性能檢測結(jié)果得知，被動(dòng)軸的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和沖擊性消化吸收動(dòng)能均小于指標(biāo)值，這表明夾雜物和松散組織隔斷了基材，明顯減少了原材料的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和塑延展性，并造成應(yīng)力，變成裂痕源。

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