Page 82 - 理化检验-物理分册2018第四期

王 洋, 等: 采煤机摇臂惰轮断裂失效分析

图 ２ 惰轮断口宏观形貌 图 ３ 惰轮内壁裂纹形貌
Fi g 敭２ Macromor p holo gy offracturesurfaceoftheidler g ear Fi g 敭３ Mor p holo gy ofcracksoninnerwalloftheidler g ear
经磁粉探伤发现, 惰轮挡圈槽内存在大量纵向 １．３ 金相及硬度检验
微裂纹, 长 １．９~２．１ mm , 惰轮内壁存在纵向裂纹, 对惰轮断口的疲劳源进行解剖, 发现疲劳源处存
其由挡圈槽处的微裂纹扩展而来, 如图 ３ 所示. 在微裂纹, 如图４所示, 可见挡圈槽表面有 ０．０５mm 厚
１．２ 化学成分分析 的挤压变形未回火淬火层, 其硬度为７２７HV , 次表层
从断裂惰轮上取样进行化学成分分析, 结果见 硬度为５２８HV , 表层组织无未淬透的屈氏体存在, 微
表１ , 根据分析结果判定惰轮材料为 １８Cr２Ni４W 钢, 裂纹从淬火层的表面起 裂, 穿晶扩展, 裂纹深 度 为
且其化学成分符合 GB / T３０７７－２０１５技术要求. ０．０５~１．６５mm , 未发现存在冶金缺陷.
表 １ 惰轮化学成分分析结果( 质量分数)
Tab敭１ Chemicalcom p ositionanal y sisresultsoftheidler g ear massfraction ％
项目 C Si Mn S P Cr Ni W

实测值 ０．１６ ０．２７ ０．４８ ０．００３ ０．０１０ １．６２ ４．５６ ０．９９
标准值 ０．１３~０．１９ ０．１７~０．３７ ０．３０~０．６０ ≤０．０２５ ≤０．０２５ １．３５~１．６５ ４．００~４．５０ ０．８０~１．２０

剖, 其渗碳层深度为 ２．７mm , 表面有 ０．２mm 厚的碳
化物层, 其中碳化物呈角块状与半网状, 如图６所示,
再次佐证了疲劳源区表面即挡圈槽处被二次车削过.

图 ４ 挡圈槽处表面淬火层及微裂纹形貌
Fi g 敭４ Surface q uenchin g la y erandmicrocracksattherin gg roove
疲劳源附近挡圈槽表面有明显的刀具加工痕迹,
如图５所示, 可见挡圈槽表面部分碳化层已被加工
图 ６ 未磨齿顶渗碳层组织形貌
掉, 剩余渗碳层深度为 ２．５mm .对未磨齿顶进行解
Fi g 敭６ Microstructuremor p holo gy ofcarburizin g la y er
ofthenot g rindin g toothto p

２ 综合分析

断裂惰轮的材料、 硬度、 渗碳层深度均符合技术
要求.惰轮的断裂呈典型的疲劳断裂, 疲劳源位于
内壁挡圈槽处, 金相检验发现疲劳源处存在多条微
裂纹.微裂纹较浅, 均位于挤压变形未回火淬火层
图 ５ 挡圈槽表面刀具切削痕迹 内, 深约 ０．０５mm , 微裂纹两边均无脱碳与增碳, 表
Fi g 敭５ Cuttin g tracksonthesurfaceoftherin gg roove 层组织无未淬透的屈氏体存在, 由此可见此微裂纹
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