35CrMo圆钢托轮轴锻件缺陷分析

时间:2013-08-20 15:48:12 来源: 点击量:1131

    托轮轴是回转窑类承托部分的重要部件。托轮轴作为公司批量生产的重点产品,近期连续发生多起质量事故。为了弄清缺陷的性质,提高产品质量,我们对一直径860mm托轮轴进行解剖定性分析。

    托轮轴材质为35CrMo圆钢,净重14.4 t,采用25 t钢锭作为毛坯。加工流程为:冶炼、浇注。锻造一锻后热处理*粗加工*超声检测*调质处理一半梢加工*超声检测一精加工一磁粉检测*尺寸及目视检查*标记、包装、发运。托轮轴在粗加工后进行初探时未发现超标缺陷。调质半梢加工后进行第二次检测时,发现内部有严重超标分散性缺陷,主要集中在轴身*大截面处心部。定位后切片做着色检测,在距边缘250 mm内圆里有多条色痕显示。

理化分析

低倍试验

    将试片磨制后热酸蚀,停置一定时间后观察可见试片上存在点状偏析,偏析点分布在整个截面上,偏析点较小但数量多而密集。另外,在偏衬区内发现有多条长短不一、呈锯齿状的细裂纹。

宏观断口分析

沿横向试片偏析区背面开槽压断口,断口为结晶状,其宏观形貌见图2。在试片的纵向断口上发现有两个银灰色的斑点,初步认定为白点缺陷。另外,在断口上未发现肉眼可见的疏松、裂纹、夹杂等其它缺陷。

金相分析

    在裂纹处取金相试样,经磨制、抛光后,在金相显微镜下观察,裂纹呈锯齿状,末端有分支。经4%硝酸酒精溶液腐蚀后观察,裂纹分布在偏析带上.。裂纹穿晶及沿Iva混合型扩展,裂纹两侧未发现氧化脱碳及夹杂物,基体组织为铁素体+珠光体,在试样的纵向面上按照GB/T 10561-2005进行非金属夹杂物评定,夹杂物评定结果均不超过1.0,非金属夹杂物不超标。

电镜分析

    在断口灰斑区取一试样置于电镜下进行观察,灰斑区低倍形貌。灰斑区断口为穿晶及沿晶断口形貌。。进一步放大观察.在灰斑区发现碎条状准解理形貌特征,属典型的氢损伤缺陷—白点微观形貌。正常断裂区为解理断裂形貌。另外.在断口上未发现疏松、夹杂等其它缺陷。

分析与讨论

    通过理化检验分析可知,托轮轴化学成分符合JB/T 6396-2006中的技术要求。非金属夹杂物不超标.可排除由于夹杂物产生裂纹的可能性。

    低倍下试片上存在点状偏析和锯齿状裂纹。高倍下裂纹穿晶及沿晶混合型扩展,分布在偏析区内。另外,在其纵向断口上存在银灰色的斑点。经电镜进一步分析可知,银灰色的斑点具有碎条状准解理形貌特征。综合以上分析,可以确定试片上裂纹缺陷性质为白点。    点状偏析形成主要与浇铸条件和钢液的质址有关,钢液中气体过饱和析出,钢液枯稠未能及时上浮而引起易偏析的元素局部集聚,形成点状偏析。点状偏析增加内部的组织应力,对产生其它的内部缺陷有诱异作川。

    白点缺陷的形成,是由钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的。一方面是由于钢中含氢址过高,经热加工变形后,在冷却过程中析出的氢分子来不及逸出,产生较大内应力.所以增大了白点裂纹产生的倾向。另一方面,在钢锭浇注过程中出现了点状偏析.成分偏析使奥氏体冷却的转变发生先后的差别,碳和合金元素富集的偏析区,转变迟于周围。山于氢在奥氏体中有较高的溶解度,先转变区排出的氢聚集在未转变的偏析区,造成氢的局部富集,在偏析区附近形成应力峰位。这些都使白点在偏析区形成的倾向增大,托轮轴中的白点分布在偏析区的原因就在于此。

    白点裂纹产生后,由于在后期的调质过程中心部会产生巨大的拉应力,白点裂纹在心部拉应力的作用下进行扩展.这就是托轮轴在*次检侧时缺陷当觉未超标,调质后再次检测发现报废性缺陷的原因。

    35CrMo圆钢托轮轴锻件的缺陷性质为分布在偏析区内的白点。为了防止偏析区内白点的产生,应采取以下措施:

    (1)采用双真空浇注,址大限度地去除钢中的气体;

    (2应及时进行锻后热处理,确定合理的去氢退化规范。