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螺栓金相组织与机械性能分析及疲劳断裂案例探讨

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:螺栓的性能测定与金相组织分析表明:两组螺栓材料的金相组织均为回火索氏体组织,连杆螺栓与活塞下穿螺栓的机械性能基本符合标准要求。曾经有过类似经验,由于连杆螺栓疲劳断裂导致“机破”事故发生,而活塞的下穿螺栓还是完好的。同时下穿螺栓断口平整疲劳条纹间距较小,与连杆螺栓比较应力要小,先发生疲劳断裂。这些因素均使连杆承受过大的载荷,因此将额外应力施加到连杆螺栓上而产生疲劳裂纹。

螺栓金相组织与机械性能分析及疲劳断裂案例探讨

根据失效的宏观现象分析可以知道,轧棍寿命偏低的主要原因是在轧辊表面存在肉眼可以看到的白色区域,见图5-37。金相样品分析表明,白色区域与非白色区域在金相组织的最大区别是:非白色区域经过腐蚀后,在整个区域中均成黑色区域,而有白色区域经过腐蚀后,在整个区域中除黑色区域外还出现白色晶粒,见图5-38。金相组织中黑色区域中是回火马氏体碳化物,碳化物分成条状、点状与颗粒状三种形态。白色区域的基体组织应该是合金铁素体组织。显然这种合金铁素体组织是不能够作为轧辊组织使用的。这种非正常组织不可能在热处理过程中形成,只能是在冶炼过程中形成的。

通过对产品冶炼过程的分析可以得到下面的结论:在轧辊冶炼时合金元素是以铁合金的形式加入的,考虑到合金元素的烧损问题,一般都是最后加入。例如,矾铁烧损最严重,所以按冶炼工艺要求它最后加入。在这批轧辊冶炼过程中,技术人员为了避免烧损,将铁合金加到钢水中时间缩短。例如对矾铁规定,当钒铁加入钢液后,不超过7 min 就要浇注(过去公司一般在10~13 min),由于钒铁的加入,使钢水的温度下降很严重,经过7 min 钒铁并没有充分溶解,钒铁的比重比钢液的比重轻,所以漂浮在钢水表面。将钢水浇入钢包后进行铝脱氧,由于钒铁没有溶解比重轻又漂浮在钢包的上部,浇注到离心机中上部的钢水就流到轧辊的外表面,未溶解的钒铁就堆积轧辊的外表面形成白色的区域。所以白色区域总是出现在轧辊的外部区域。就是说白色区域是没有溶解的钒铁。即使钒铁溶解,也存在冶炼时由于温度偏低或者时间过短等原因,造成V 在液体中没有充分均匀化,造成高V 区域附近的C 被V大量吸收形成高碳的化合物,从而使附近基体中碳偏低,淬火时不能形成马氏体,造成硬度下降成为白斑区域。

根据上述分析提出以下解决措施:(www.xing528.com)

(1)钒铁二次加入钢液中;

(2)适当提高温度让钢水沸腾,同时适当延长时间使扩散均匀。

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