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浏览:- 发布日期:2023-01-28 13:30:26【

张 锦,仇国民,黄思琪,马荣华

(宁夏共享装备股份有限公司 检测中心,银川 750021)

摘 要:某ZG15Cr2Mo1合金铸件吊耳在吊运过程中发生断裂,通过宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、高温拉伸试验、蠕变试验等方法对吊耳断裂原因进行了分析.结果表明:该铸件吊耳本身晶粒粗大,冲击吸收能量低,且过渡圆角小,应力在该处集中,加之在铸件吊运过程中操作不当,使得吊耳受到撞击而断裂.

关键词:合金铸件;吊耳;断裂;晶粒粗大;应力集中

中图分类号:U465.1+2 文献标志码:B 文章编号:1001G4012(2018)07G0512G03


ZG15Cr2Mo1合金铸钢材料,具有较高的强度、塑性和韧性,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件[1G3].这种大负荷的零件体积和质量都较大,在铸造完成后的转运、安装过程中需要吊运,常常会发生铸态吊耳齐根断裂现象,给生产安全造成了极大的隐患.

某ZG15Cr2Mo1合金铸件吊耳在吊运过程中发生断裂,笔者通过一系列的理化检验和分析,对吊耳断裂的原因进行了分析,为生产工艺改进提供依据,以确保产品的生产质量.

1 理化检验

1.1 宏观观察

图1为 ZG15Cr2Mo1 合金铸件吊耳的断口宏观形貌,可见断口平齐发亮,晶粒较粗,呈现脆性断裂特征.为了作进一步理化检验分析,从距离该断裂吊耳根部20mm 处切下中间200mm 长吊耳,加工取样方式如图2所示,按1,2G1,2G2,3G1,3G2,4分别取纵向试样.


1.2 化学成分分析

在断裂吊耳断口处取样进行化学成分分析,结果见表1.可见断裂吊耳的各元素含量均符合相关标准技术要求.


1.3 力学性能测试

按 照 图2取1号 和2G1号 试 样 进 行 室 温 拉 伸 试验,取3G1号试样对其热处理(950 ℃保温4h后风冷,再700 ℃高温回火)后再进行室温拉伸试验,结果见表2.可见未热处理的断裂吊耳的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率均不符合相关标准技术要求,且相比热处理后的力学性能,吊耳铸态时的强度、硬度均较低.取4号和2G2号试样进行冲击试验,冲击吸收能量分别为6.7,7.7J;取3G2号试样对其热处理后再进行冲击试验,冲击吸收能量为93J.可见热处理后,吊耳的冲击吸收能量有了极大的提高.说明该吊耳材料铸态下的综合力学性能远低于热处理后的,在受到挤压、冲击后易发生脆性断裂.



1.4 金相检验

对断裂吊耳进行金相检验,结果如图3所示,可见其显微组织为珠光体+铁素体+少量点状夹杂物.技术要求晶粒度级别不小于6级,实际为3级.同一吊耳试样在微观下不同颜色部位的显微硬度不同,如图4所示


断裂吊耳的显微组织说明该铸件在型腔内冷速过慢,形核较少,导致晶粒粗大,晶界成分偏析;且相变过程中合金扩散,合金元素含量不同造成珠光体颜色和硬度的不同,其他白色显微组织为铁素体.断裂吊耳热处理后的显微组织形貌如图 5 所

示,为贝氏体+少量铁素体.

1.5 高温拉伸试验

在断裂吊耳上取样,对其进行高温(260 ℃)拉伸试验,结果见表3.可见在260 ℃下断裂吊耳的抗 拉强度达500MPa以上,50%脆断面积时温度均





2 分析与讨论

通过以上理化检验可知:该吊耳的组织晶粒粗大,是浇铸温度偏高、保温时间过长造成的,导致吊耳韧性很差;再加上该吊耳的过渡圆角小,应力在该处集中,吊耳在吊运过程中受到撞击而发生脆断.铸件本身重力一部分分解成垂直吊耳的冲击力,另一部分分解成平行吊耳的挤压力,这些合力造成吊耳受冲击和挤压作用而沿粗大的晶界发生脆性断裂[4G5].

3 结论及建议

该断裂吊耳本身晶粒粗大,冲击吸收能量低,且吊耳过渡圆角半径小,应力在该处集中,在铸件吊运过程中操作不当,使得吊耳受到撞击而断裂.建议严格控制铸件浇铸温度、保温时间等,避免铸件组织粗大;适当加大吊耳根部的过渡圆角;规范铸件吊运操作,轻起轻放,避免吊运不当使得吊耳受到撞击.


文章来源:材料与测试网

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