带式输送机40Cr滚筒轴开裂原因分析

添加人：admin 发布时间：2015/10/22 8:30:48 来源：中国破碎机网

　　带式输送机40Cr滚筒轴开裂原因分析郭德、边永俊2，张春梅3（1.唐山市标准化所，河北唐山0630002唐山市产品质量监督检验所，河北唐山06300Q 3.唐山学院，河北唐山063000）中国分类号：TD528+.1TG11：B在选煤厂生产过程中除洗煤机等主要设备外，还有众多辅助设备，其中带式输送机是比较重要的储运设备，它的安全运行对选煤生产至关重要。而滚筒是带式输送机的动力源，滚筒轴质量的好坏直接影响带式输送机工作的可靠性，进而对正常生产产生严重影响。
　　为提高滚筒轴的质量，文章分析了带式输送机40Cr滚筒轴常见的质量问题，并提出了一系列提高滚筒轴质量的改进措施。
　　1滚筒轴断口外观及取样1.1轴及断口外观如所示，轴的形貌及轴头端部有“V”字形裂纹。
　　轴头端部开裂照片据生产厂家热处理工作人员介绍，所示为该滚筒轴调质淬火处理工艺，淬火2~3h后，580~600°C保温10h回火及时。
　　为了查看断口及裂纹源，用锯床加冷却液从轴头端部切割样品，第一锯断口没能露出，第二锯断口出现，把两个断口组合，见从断口中可以看出，裂纹起源于上边中心部位，向下边成放射状扩展，到最下边淬火层终止。
　　组合后断口形技1.2取样依据相关标准，从轴头的四个部位取样：①在断口的裂纹源处（上部）；②在轴径的1/2处；淬火层；④淬火与非淬火过渡区。
　　（E）德钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法〉〉、GB224-875钢的脱碳层深度测定13299-91德钢的显微组织评定方法》，用线切割取样。
　　2金相检验915金属显微组织检验方法》制样，做以下检验。
　　21非金属夹杂物于哈尔滨理工大学热能与动力工程专业，现任唐山市标准化所副所长，主要从事标准化工作。联系电话：13703242248中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》，在轴径1/2处取样，检验其非金属夹杂物。
　　使用德国蔡斯20CMAT显微镜，放大100倍观察试样的全部检验面，选择最恶劣的视场与标准图片相比较，经评定，非金属夹杂物含量超过D3级，还有C1级的条状夹杂物存在，见；放大50倍，非金属夹杂物成带状排列，对角线方向比较密集，见图S 2.2裂纹源处金相组织经过镶样预磨机械抛光，不腐蚀，放大50倍，观察断口附近有细小二次裂纹，有的裂纹穿过非金属夹杂物，见和。
　　放大5（）倍的裂纹扩展途径2经过4%硝酸酒精腐蚀后，放大500倍，观察金相组织为珠光体加铁素体，有裂纹沿晶界和夹杂物扩展，见放大100倍，可以看到较大范围的裂纹，见。
　　23表层淬火区依据GB224-875钢的脱碳层深度测定法》，放大100倍测定，脱碳层在0.2~0.25mm左右，见0. 24接近表面未淬火区组织在500倍下观察，其组织为珠光体和网状铁素体（1），不是正常的调质组织，正常的调质组织应该是回火索氏体。
　　是什么原因造成调质组织不正常、有网状铁素体存在呢，根据热处理厂所提供的调质工艺，按经验公式1~ 1.5min/mm来计算，550°C预热3h850°C保温8h保温时间足够，应该是可把40Cr滚筒轴完全奥氏体化了。由此分析，应是网状铁素体冷却不足所致。该轴尺寸较大，完全淬透是不可能的，尽管采用水-空淬火，冷却曲线还是碰到了c曲线的铁素体转变区，使奥氏体的一部分转变成了铁素体。
　　1放大500倍，珠光体+铁素体2.5接近表面未淬火区断口一侧有脱碳层在接近表层未淬火区断口部位取样，经过镶样预磨机抛光，5%硝酸酒精腐蚀，放大200倍，可见断口一侧有脱碳层，个别晶粒较大，见2在轴1/2处取样，机械抛光，彩色金相化学沉积干涉膜试剂成膜，放大100倍观察，可见非金属夹杂物有序排列，呈网状和线状排列，在非金属夹杂物周围，有明显黄色的贫碳区，是化学成分微观偏析所致，这种偏析会使得微观机械性能不均匀，裂纹更容易沿非金属夹杂物排列的方向扩展，见3. 3放大100倍，非金属夹杂物有序排列340Cr滚筒轴开裂原因分析3.1开裂与非金属夹杂物有关非金属夹杂物含量过高，高于D3级别，已经超过国家标准的最高级别。在淬火应力的作用下，裂纹更容易沿非金属夹杂物扩展。
　　非金属夹杂物带状排列。因非金属夹杂物的机械性能很低，如果把它连接起来就相当于裂纹，遇到一定的应力会使得裂纹容易沿带状分布的非金属夹杂物扩展。
　　存在C1级的条状夹杂物。裂纹扩展接近条状夹杂物时，容易沿条状物夹杂扩展。
　　3.2断口侧面有裂纹带有脱碳层的裂纹，淬火前就存在。原因很简单，调质工艺是淬火加高温回火，淬火形成的裂纹两侧没有脱碳，在随后的回火处理温度一般也是500~600°C，在此温度下碳不易扩散。在钢中脱碳和渗碳是可逆的，一般渗碳温度在900~二次裂纹。它的形成是在带有脱碳层裂纹的基础上，淬火时组织应力和热应力综合作用所产生。
　　3.3采用水-空淬火有些欠妥40Cr钢以油中淬火为宜，冷水中淬火易产生裂纹；虽然水-空淬火的目的是想把冷却速度控制得较理想，介于水和油之间，但很难控制，因工件较大，其热应力和组织应力会显得突出。
　　3.4表层脱碳增加了淬火开裂倾向淬火时Fe原子结构是面心立方，淬火时体积没有变化。奥氏体晶格类型为面心立方结构，转变成马氏体时体积要增大，因为马氏体的原子结构是体心立方，在金相组织中，它的比容最大，会产生组织应力。
　　所以，脱碳层的存在，会增加表面拉应力，也就增加了淬火开裂倾向。
　　4结论该轴非金属夹杂物过多，并且非金属夹杂物有序带状排列，致使淬火开裂倾向增大。
　　带有脱碳层的裂纹，是淬火前就存在的严重缺陷，容易引起淬火开裂。
　　采用水-空淬火有些欠妥，对如此大尺寸的40Cr滚筒轴来讲，很难通过水-空淬火把冷却速度控制在理想的范围内。