某渣浆泵35CrMo钢被动轴断裂失效分析

发布时间：2020-12-15 08:29:39 点击次数：799

某渣浆泵35CrMo钢被动轴断裂失效分析
安全事故情况
某企业购买的渣浆泵已一切正常工作中近50h，在一次基本工作全过程中，其驱动力端被动轴忽然产生断裂，断裂时渣浆泵的压力为15MPa，断裂前未发觉异常情况。渣浆泵驱动力端被动轴原材料为35CrMo碳素钢，由铸钢件经煅造后开展热处理热处理工艺所制作。
理化检测
1、宏观经济观查
宏观经济观查发觉，该被动轴直径为330Mm，断裂面基础齐平且表面较不光滑，无显著塑性形变，断裂面放射形裂痕外扩散纹路显著，由裂痕拓展方位由此可见断裂源坐落于枢轴，断裂面裂痕由断裂源沿圆上方位呈放射形向被动轴近表面拓展，存有显著的裁切唇拓展阶梯，具备瞬时速度延性断裂特点。
断裂失效分析
2、成分剖析
在断裂的被动轴上抽样，选用DF-200型火花放电直读光谱仪开展成分剖析。
断裂失效分析
被动轴的成分合乎GB/T3077－2015«合金工具钢»对35CrMo碳素钢的规定。

3、物理性能检测
依照JB/T5000.8－2007«重型机械设备通用技术标准第八一部分：铸钢件»、GB/T228.1－2010«金属复合材料拉伸实验第一一部分：室内温度实验方式»和GB/T229－2007«金属复合材料夏比钟摆冲击试验方式»，在被动轴横断面间距表面1/3半经处抽样，选用CMT5105型电子器件拉伸试验机和JB-300B型拉力试验机各自对试件开展室内温度拉伸实验和冲击试验，实验結果。
断裂失效分析
对比GB/T3077－2015«合金工具钢»规范中35CrMo轴(直徑超过150mm)热处理＋高溫淬火物理性能指标值，由此可见被动轴除开断后伸长率、横断面缩水率合乎GB/T3077－2015对35CrMo钢的规定以外，被动轴的抗压强度、抗拉强度和冲击性消化吸收动能均小于该规范的规定。
4、透射电镜剖析
在被动枢轴部裂痕源区抽样，选用SU-70型场发送透射电镜(SEM)开展外貌观查。
断裂失效分析
由此可见，断裂面存有很多红提样枝晶组织，孪晶表面光洁且仍维持锻造凝结收拢的初始情况，低倍下可观查到枝晶间存有很多孔隙度；断裂面有很多孔眼及松散缺点，孔眼内腔光洁，断裂面具备类质断裂的特点。
5、金相检验
各自在被动轴的表面、距表面30mm处和芯部抽样(图1的A，B，C部位处)，试件经嵌入、磨抛，选用摩尔分数为3％的氰化钠酒精溶液腐蚀后，选用MA1001型体视显微镜观查试件的显微镜组织。
断裂失效分析
6、夹杂物与松散缺点剖析
在被动枢轴部(图1中C部位处)抽样，选用SU-70型场发送透射电镜开展外貌观查，由此可见被动枢轴部存有很多夹杂物和松散组织，如图所示6所显示。
断裂失效分析
选用透射电镜附加的能谱仪(EDS)对夹杂物开展能谱。
断裂失效分析
由此可见夹杂物中有铝、硫、镁、铁、锰、氧、碳、硅等原素，推断带有硫化锰、硫化铁、三氧化二铝、氧化镁、铝硅酸盐等。依据GB/T10561－2005/ISO4967：1998(E)«钢中非金属材料夹杂物成分的测量规范定级图显微镜检测法»，对图6a)中夹杂物开展定级，定级結果为D类3.0级，夹杂物等级较高。被动枢轴部还存有长短为20μm之上的松散缺点，如图所示6b)所显示。
剖析与探讨
由宏观经济观查結果得知，裂痕源坐落于被动轴断裂面心部，裂痕呈放射形向四周拓展，断裂面齐平且无塑性形变，具备瞬时速度延性断裂特点。
由透射电镜剖析結果得知，断裂面心部裂痕源区存有很多的红提样枝晶组织、孔隙度和松散缺点，孪晶表面光洁，仍维持锻造凝结收拢的初始情况，孪晶组织和微孔板松散构造由锻造时管理中心部钢液最终凝结收拢产生。在中后期的煅造全过程中，因为铸造形变不充足，沒有粉碎充足清除该组织，很多保存了孪晶组织和孔隙度构造，造成被动轴的组织高密度性和匀称性不高，毁坏和消弱了结晶间的联络，明显减少了被动轴的抗压强度，另外孪晶组织和孔隙度处造成应力，变成裂痕源。
由金相检验、夹杂物和松散缺点剖析結果得知，被动枢轴部显微镜组织不匀称，夹杂物等级较高，另外还存有松散组织。夹杂物成份关键为硫化锰、硫化铁、三氧化二铝、氧化镁、铝硅酸盐等。
由物理性能检测結果得知，被动轴的抗压强度、抗拉强度和冲击性消化吸收动能均小于指标值，这表明夹杂物和松散组织隔断了基材，明显减少了原材料的抗压强度、抗拉强度和塑延展性，并造成应力，变成裂痕源。

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