張 錦,仇國民,黃思琪,馬榮華

(寧夏共享裝備股份有限公司 檢測中心,銀川 ７５００２１)

摘 要:某ZG１５Cr２Mo１合金鑄件吊耳在吊運過程中發(fā)生斷裂,通過宏觀觀察、化學成分分析、力學性能測試、金相檢驗、高溫拉伸試驗、蠕變試驗等方法對吊耳斷裂原因進行了分析.結(jié)果表明:該鑄件吊耳本身晶粒粗大,沖擊吸收能量低,且過渡圓角小,應力在該處集中,加之在鑄件吊運過程中操作不當,使得吊耳受到撞擊而斷裂.

關(guān)鍵詞:合金鑄件;吊耳;斷裂;晶粒粗大;應力集中

中圖分類號:U４６５．１＋２ 文獻標志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０７Ｇ０５１２Ｇ０３

ZG１５Cr２Mo１合金鑄鋼材料,具有較高的強度、塑性和韌性,在重型機械中用于制造承受大負荷的零件[１Ｇ３].這種大負荷的零件體積和質(zhì)量都較大,在鑄造完成后的轉(zhuǎn)運、安裝過程中需要吊運,常常會發(fā)生鑄態(tài)吊耳齊根斷裂現(xiàn)象,給生產(chǎn)安全造成了極大的隱患.

某ZG１５Cr２Mo１合金鑄件吊耳在吊運過程中發(fā)生斷裂,筆者通過一系列的理化檢驗和分析,對吊耳斷裂的原因進行了分析,為生產(chǎn)工藝改進提供依據(jù),以確保產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量.

１ 理化檢驗

１．１ 宏觀觀察

圖１為 ZG１５Cr２Mo１ 合金鑄件吊耳的斷口宏觀形貌,可見斷口平齊發(fā)亮,晶粒較粗,呈現(xiàn)脆性斷裂特征.為了作進一步理化檢驗分析,從距離該斷裂吊耳根部２０mm 處切下中間２００mm 長吊耳,加工取樣方式如圖２所示,按１,２Ｇ１,２Ｇ２,３Ｇ１,３Ｇ２,４分別取縱向試樣.

１．２ 化學成分分析

在斷裂吊耳斷口處取樣進行化學成分分析,結(jié)果見表１.可見斷裂吊耳的各元素含量均符合相關(guān)標準技術(shù)要求.

１．３ 力學性能測試

按 照 圖２取１號 和２Ｇ１號 試 樣 進 行 室 溫 拉 伸 試驗,取３Ｇ１號試樣對其熱處理(９５０ ℃保溫４h后風冷,再７００ ℃高溫回火)后再進行室溫拉伸試驗,結(jié)果見表２.可見未熱處理的斷裂吊耳的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率均不符合相關(guān)標準技術(shù)要求,且相比熱處理后的力學性能,吊耳鑄態(tài)時的強度、硬度均較低.取４號和２Ｇ２號試樣進行沖擊試驗,沖擊吸收能量分別為６．７,７．７J;取３Ｇ２號試樣對其熱處理后再進行沖擊試驗,沖擊吸收能量為９３J.可見熱處理后,吊耳的沖擊吸收能量有了極大的提高.說明該吊耳材料鑄態(tài)下的綜合力學性能遠低于熱處理后的,在受到擠壓、沖擊后易發(fā)生脆性斷裂.

１．４ 金相檢驗

對斷裂吊耳進行金相檢驗,結(jié)果如圖３所示,可見其顯微組織為珠光體＋鐵素體＋少量點狀夾雜物.技術(shù)要求晶粒度級別不小于６級,實際為３級.同一吊耳試樣在微觀下不同顏色部位的顯微硬度不同,如圖４所示

斷裂吊耳的顯微組織說明該鑄件在型腔內(nèi)冷速過慢,形核較少,導致晶粒粗大,晶界成分偏析;且相變過程中合金擴散,合金元素含量不同造成珠光體顏色和硬度的不同,其他白色顯微組織為鐵素體.斷裂吊耳熱處理后的顯微組織形貌如圖 ５ 所

示,為貝氏體＋少量鐵素體.

１．５ 高溫拉伸試驗

在斷裂吊耳上取樣,對其進行高溫(２６０ ℃)拉伸試驗,結(jié)果見表３.可見在２６０ ℃下斷裂吊耳的抗 拉強度達５００MPa以上,５０％脆斷面積時溫度均

２ 分析與討論

通過以上理化檢驗可知:該吊耳的組織晶粒粗大,是澆鑄溫度偏高、保溫時間過長造成的,導致吊耳韌性很差;再加上該吊耳的過渡圓角小,應力在該處集中,吊耳在吊運過程中受到撞擊而發(fā)生脆斷.鑄件本身重力一部分分解成垂直吊耳的沖擊力,另一部分分解成平行吊耳的擠壓力,這些合力造成吊耳受沖擊和擠壓作用而沿粗大的晶界發(fā)生脆性斷裂[４Ｇ５].

３ 結(jié)論及建議

該斷裂吊耳本身晶粒粗大,沖擊吸收能量低,且吊耳過渡圓角半徑小,應力在該處集中,在鑄件吊運過程中操作不當,使得吊耳受到撞擊而斷裂.建議嚴格控制鑄件澆鑄溫度、保溫時間等,避免鑄件組織粗大;適當加大吊耳根部的過渡圓角;規(guī)范鑄件吊運操作,輕起輕放,避免吊運不當使得吊耳受到撞擊.