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挖掘机履带主销轴断裂原因分析(2)

时间:2013-10-04 11:11 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:刘建涛 点击次数:


  根据生产工序,轴应该是轧制件。金相检测结果存在树枝状结晶,说明没有经过良好的轧制,有较严重的偏析,降低了轴的性能;偏析严重及树枝状晶,高温时钢的晶界强度较晶内低,淬火应力下,容易从晶界开裂,增大了高频淬火过程的开裂倾向。偏析使得临界温度不同,奥氏体化后相同的冷却条件下,组织有很大差别。在合金元素含量较高的偏析区域,Ms点较基体高,容易形成马氏体,形成较大的组织应力及热应力,易成为裂纹。
  非金属夹杂物含量达D类粗系2.5,破坏轴整体性及连续性,降低钢的强度及韧性。
  依据GB/T13320-2007评定,组织为珠光体+索氏体+铁素体+魏氏组织,评定为8级,是调质质量最差的级别。
  横截面淬火层马氏体为3级,属正常的马氏体组织。但是,两条裂纹刚直形如闪电,并沿晶界扩展,裂纹两侧无氧化脱碳现象,属于淬火裂纹。
  轴的硬度设计不合理,技术要求轴的表面硬度55~60HRC,与轴配合使用的履带表面硬度38~49HRC,硬度差为6~11HRC。实际测量硬度59.0~60HRC,超出履带技术上限10~11HRC,不管从耐磨、强度和韧性哪个角度设计,都不该相差这么多。查《结构钢手册》55钢硬度达60HRC时,回火温度最高100℃,根本达不到消除高频淬火应力的作用,除非相当长时间回火;为了提高轴的使用寿命,设计硬度应该与履带相当。
  由于轴存在上述缺陷,在碎石路面受弯曲应力,工作185h断裂。电镜观察裂纹起源于轴表面,无疲劳辉纹,扩展区有河流状花样,断口为解理,有D类夹杂,轴边缘无剪切唇,属于脆性瞬间断裂。
  3结论
  (1)含碳量偏高,增大了热裂和冷裂倾向。
  (2)非金属夹杂物破坏轴整体性及连续性,降低钢的强度及韧性。
  (3)原料未经过良好的轧制或均匀化退火,保留有树枝状结晶和偏析,降低了轴的性能。
  (4)轴硬度设计不合理,与履带不匹配。
  参考文献:
  [1]任颂赞,张静江,陈质如,等.钢铁金相图谱[M].上海:科学技术文献出版社,2005:104,136,691.
  [2]机械工业出版社编写组.钢的热处理裂纹和变形[M].上海:科学技术文献出版社,1978:69.
  [3]王洪明.结构钢手册[M].石家庄:河北科学技术出版社,1985:63,85.

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