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福建11选5开奖记录:螺傘齒輪軸縱向貫穿性開裂原因分析

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摘要:通過斷口的宏觀及微觀形態與金相組織的分析,查明由于鍛件本身存在的缺陷,導致螺傘齒輪軸在淬火過程中產生裂紋,隨后裂紋沿徑向及軸向擴展,直至縱向貫穿性開裂。

 

0 引言

一批材料為20Cr2Ni4的螺傘齒輪軸,共計5,在熱處理工序的滲碳淬火+低溫回火結束后,間隔不同時間,全部發生了縱向貫穿性開裂。當前3根螺傘齒輪軸發生開裂后,對后2根螺傘齒輪軸的熱處理過程進行了跟蹤,在跟蹤過程中發現,螺傘齒輪軸在低溫回火結束后,間隔15min,在軸身(軸身為鍍銅防滲)中部首先出現軸向細小裂紋,然后裂紋沿軸向向兩端擴展,直至貫穿全身,裂紋深度為直徑的2ö3。裂紋起始出現區域及取樣部位見圖1。

   

1 開裂的螺傘齒輪軸                               2 螺傘軸宏觀斷口形貌

1 宏觀斷口分析

螺傘軸宏觀斷口形貌見圖2。首先可見斷口較干凈,沒有油污及其它污染,說明宏觀開裂產生在回火后??杉峽諉饗苑治?/SPAN>3部分,2部分為工件近表面部分,斷口為灰色,較平坦,且有快速擴展的人字紋花樣,外表面處有剪唇,即為終裂區;3部分為亮灰區,同為裂紋擴展區;1部分斷口為灰褐色,較為粗糙,有凸凹不平的小棱面,凹坑內為灰褐色,且有光澤。從宏觀斷口的形貌、色澤、擴展方式,初步判斷第1部分為裂源區。

2 顯微分析

在斷口旁磨制軸向試樣,可見斷口一側2號、3號區裂紋較為平坦,1號區裂紋為鋸齒狀,且裂紋旁有棱角狀孔洞和支裂紋,見圖3。

41號區軸向組織情況,可見有明顯的帶狀組織,這是材料的成分區域偏析所致,帶狀組織使鋼的橫向塑性、韌性明顯降低。

   

3 1號區裂紋旁情況 100×                            4 1號區軸向帶狀組織 400×

3 掃描電鏡斷口分析

1號區斷口進行掃描電鏡觀察,發現有較多不規則形狀的區域,見圖5??杉巳畢荼礱婀饣?/SPAN>,很薄很脆,與基體結合不好,且其上有微裂紋、孔洞,經能譜微區分析,主要為Fe,含量為99.44%,其它元素為殘量。分析認為此為鍛件本身存在的缺陷,這種薄膜缺陷的存在將影響晶間結合力。同時在此區域發現有部分沿晶斷特征,見圖6,因此可進一步證實1號區為裂紋源區。

2號區斷口形貌:準解理+部分韌窩,其上有單個脆性夾雜物。

3號區斷口形貌:準解理+韌窩,其上發現有疏松不致密缺陷。

  

5 1號區SEM 79.4×                        6 1號區SEM 500×

4 結論

(1)通過上述一系列試驗觀察,可以確定裂紋首先在1號區產生,然后沿徑向及軸向擴展,2號、3號區為裂紋擴展區。

(2)鋼中存在角狀孔洞、疏松等不致密缺陷,以及軸向不均勻性組織,都對機械性能產生不利影響。

(3)通過掃描電鏡斷口綜合分析,斷定鍛件中(1號區)存在不規則形狀的薄膜缺陷,其表面光滑,其上有微裂紋和孔洞。正是由于該缺陷的存在,極大地降低了此區域的晶間結合力,同時其上的微裂紋、孔洞成為危險的應力提升源。在隨后的熱處理過程中,尤其是在淬火過程中,工件將承受較大的熱應力,必然導致工件在缺陷處首先形成微裂紋,成為裂紋源區,并且部分以沿晶的方式擴展,在應力的不斷作用下,裂紋繼續沿徑向及軸向擴展,直至形成宏觀的縱向貫穿性裂紋。

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