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熱處理工藝不合理致使材料力學性能有哪些壞處

文章出處:本站原創 人氣:發表時間:2016-03-09 10:10

  某減速機使用30多小時后,齒輪減速機軸發生彎曲,該軸在進行冷校直時發生斷裂。通過對斷裂軸的斷口宏微觀分析、金相檢驗以及硬度測定,認為該軸是在應力集中條件下承受對稱旋轉彎曲載荷作用,產生早期疲勞斷裂。造成疲勞斷裂的原因是由于熱處理工藝不合理,致使材料力學性能未達到設計要求,導致軸的疲勞抗力降低,加之圓角加工較差,工作時產生應力集中,加速了軸的疲勞斷裂。

  某煤礦從國外購進的減速機,安裝使用30h余后,齒輪減速機軸發生彎曲,無法正常使用,在對彎曲的減速機軸進行冷校直時,軸突然發生斷裂。

  查閱減速機軸的有關技術資料,該軸采用17CrNiMo6鋼制造,篩分機的選型軸整體經調質處理后,表面進行中頻處理,使軸表面及退刀槽根部洛氏硬度達到59~62HRC。

  (1)減速機軸縱向表面與軸橫端面的洛氏硬度檢測結果表明,失效軸硬度值在36~39HRC,遠低于技術要求的59~62HRC,顯然與設計要求不符。

  (2)該軸從表面至心部的組織為回火索氏體,說明該軸是在調質熱處理狀態下使用的,這與所測得軸的洛氏硬度相吻合。軸的工作狀態要求其表面硬度較高、耐磨,心部硬度相對較低,韌性較好。通常情況,軸表面一般經高頻或中頻處理后才使用[1],而失效軸的調質使用狀態與理論要求的高頻或中頻表面處理使用狀態不相符,由于工藝上的不合理,造成軸的疲勞抗力降低。

  (3)從減速機軸斷裂的位置看,疲勞起源于軸的退刀槽應力集中處。從微觀斷口看,有明顯的三個區域即裂紋源區、擴展區和瞬斷區,屬典型的疲勞斷裂。斷口貝紋線比較扁平,裂紋擴展前沿線兩側的裂紋擴展速度較大,瞬斷區在裂紋源的對面,由此可見,失效軸主要受旋轉彎曲應力。而從瞬斷區較小較圓看,失效軸整體受力較小[2]。根據上述斷口分析結果及斷裂形貌,認為軸斷裂屬中等名義應力集中條件的旋轉彎曲產生的疲勞斷裂。軸在承受旋轉彎曲應力的作用下,由于軸的表面硬度較低,加上退刀槽應力集中,使軸在正常工作應力下在退刀槽處過早的產生疲勞裂紋,隨著循環載荷的作用,疲勞裂紋不斷向基體內擴展,致使軸的***承載尺寸減少,并產生彎曲,當進行冷校直時,對軸的凸起方向施加***向下的外力時,導致軸的斷裂。



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