Page 71 - 理化检验-物理分册2019年第六期

周丽琴, 等: 电动闸阀阀杆断裂失效分析

组织中渗碳体具有明显的位相性, 这表明淬火后马
氏体晶粒中形成了针状的渗碳体, 在回火过程中针
状渗碳体由于保温时间不够或回火温度不够未能充
分扩散, 不是呈现均匀的弥散分布, 而是仍具有明显
的位相 [ ３ ] .
１．４ 断口分析
１．４．１ 断口宏观形貌分析
阀杆断裂位于中间光杆部位与方头部位的退刀
槽处, 断口较为平齐, 无明显塑性变形, 宏观上呈现 图 ７ 断口表面腐蚀产物能谱分析结果
明显的脆性断裂特征, 如图 ５ 所示. Fi g 敭７ EDSanal y sisresultsofcorrosionp roducts
onthefracturesurface

２ 综合分析

由上述理化检验结果可知: 阀杆材料的抗拉强
度、 屈服强度、 断后伸长率、 断面收缩率均符合标准
要求; 显微组织为回火索氏体, 显微组织中渗碳体具
有明显的位相性; 阀杆硬度偏高而冲击韧度明显偏
低; 阀杆断口宏观上呈现明显的脆性断裂特征, 微观
图 ５ 阀杆断口宏观形貌
上呈现解理断裂特征.
Fi g 敭５ Macromor p holo gy offracturesurfaceofthevalvestem
图 ８ 为 ３８CrMoAlA 钢 力 学 性 能 与 回 火 温 度
１．４．２ 断口微观形貌分析
的关系曲线 [ ４ ] , 可见 ３８CrMoAl 钢的硬度随回火温
采用 超 声 波 清 洗 阀 杆 断 口 后, 用 扫 描 电 镜
度的升高 而 降 低, 阀 杆 材 料 的 布 氏 硬 度 为 ３３０~
( SEM ) 对阀杆断口进行微观形貌分析, 可以看到台
３４０HBW , 抗 拉 强 度 为 １０７５ MPa , 屈 服 强 度 为
阶、 河流花样、 扇形花样等形貌特征, 断口上几乎没
８３５ MPa , 断后伸长率为 １６％ , 对应的回火温度应
有韧窝, 属于解理断裂的特征花样, 如图 ６ 所示.解
在 ６５０~７００ ℃ , 若 在 此 温 度 区 间 进 行 回 火, 冲 击
理断裂断口是金属在应力作用下沿特定的结晶学平
－２ , 而实测该阀杆材料的
韧度应在 １００~１２０J cm
面发生分离的断口, 断裂过程几乎不发生任何的塑
－２ , 这说明阀杆在热处理
冲击韧度在 ３６~４６J cm
性变形, 裂纹扩展速度极快 [ ４ ] .整个断裂面上未发
过程 中 淬 火 和 回 火 保 温 时 间 均 不 够 [ ５ ] . 调 查 发
现疲劳辉纹和白点, 可以排除阀杆断裂与疲劳和氢
现, 目前该种阀杆断裂只是个例, 可以认为只是个
脆的关系.
别阀杆因装炉方式不当而在热处理过程中出现了
异常 [ ６ ] .

图 ６ 阀杆断口 SEM 形貌
Fi g 敭６ SEM mor p holo gy offracturesurfaceofthevalvestem
采用能谱仪( EDS ) 对断口表面的腐蚀产物进行
成分分析, 结果如图 ７ 所示.可见断口表面主要含 图 ８ ３８CrMoAlA 钢力学性能与回火温度的关系曲线
有铁、 锰、 磷、 碳、 氧、 铝、 硅等元素, 腐蚀性元素硫和 Fi g 敭８ Relationshi p curvesbetweenmechanical p ro p ertiesand
氯含量极低, 结合阀门使用环境分析, 可以排除阀杆 tem p erin g tem p eraturesof３８CrMoAlAsteel
断裂是由应力腐蚀造成的. ( 下转第 ４１８ 页)
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