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)０７Ｇ０５１２Ｇ０３ZG１５Cr２Mo１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量都較大,在鑄造完成后的轉運、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,為生產工藝改進提供依據(jù),以確保產品的生產質量.

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量都較大,在鑄造完成后的轉運、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,為生產工藝改進提供依據(jù),以確保產品的生產質量.

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,結果見表１.可見斷裂吊耳的各元素含量均符合相關標準技術要求.

１．３ 力學性能測試

    按 照 圖２?。碧?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標準技術要求,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.?。刺柡停玻牵蔡栐嚇舆M行沖擊試驗,沖擊吸收能量分別為６．７,７．７J;?。常牵蔡栐嚇訉ζ錈崽幚砗笤龠M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％脆斷面積時溫度均滿足低于７９ ℃的要求.

１．６ 蠕變試驗

    在斷裂吊耳上取樣,對其在不同溫度和應力條件下進行蠕變試驗,結果見表４.可見斷裂吊耳在不同溫度和應力下蠕變的持續(xù)時間均達１００h以上.

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.