Page 68 - 理化检验-物理分册2021年第四期

王 森, 等: 电梯主驱动轴开裂原因

从其他位置截取焊缝处的剖面金相试样, 经镶
嵌、 磨抛后置于扫描电镜内观察, 发现内部裂纹内有
致密的异物, SEM 形貌如图 5 所示。对裂纹内部的

异物进行能谱分析, 发现氧含量较高, 如图 5c ) 所
示, 证明该异物同样也是在高温环境下形成的。
综合 SEM 形 貌 分 析 与 EDS 能 谱 分 析 结 果 可
知, 焊缝处的表面裂纹, 以及其他位置观察到的内部
裂纹内均存在致密的氧化物填充。在高温环境下,
图 2 电梯主驱动轴裂纹部位宏观形貌 氧元素与铁等元素发生反应, 产生氧化物。而在低

Fi g 2 Macromor p holo gy ofcracklocationofthe
温环境下开裂, 裂纹内一般不会产生氧化现象, 裂纹

elevatormaindriveshaft
内不会产生氧化物, 也就不会有氧元素的存在, 从而

放大观察, 可见裂纹内存在致密的异物, 如图 3b )
证明该异物是高温环境下的产物。
所示。对 裂 纹 内 部 的 异 物 进 行 能 谱 分 析, 结 果 如
1.2 金相检验

图 3c ) 所示, 可见裂纹内异物氧含量较高。进一步
将如图 3a ) 所示的剖面金相试样, 经化学试剂
对裂纹内、 外不同部位进行能谱分析, 结果如图 4 所
浸蚀后置于 ZEISSObserverZ1 型金相显微镜下观
示, 可见异物的氧含量较高。
察, 其显微组织形貌见图 6a ), 放大观察裂纹处, 其
显微组织形貌见图 6b ), 可见裂纹源区近焊缝熔合

线, 并向热影响区扩展, 热影响区的显微组织为马氏
体 + 铁素体。

将图5a ) 所示的剖面金相试样, 经化学试剂浸蚀

后置于金相显微镜下观察, 显微组织形貌见图6c ), 放
大观察, 可见该内部裂纹位于热影响区, 向熔合线扩

展。热影响区显微组织为马氏体+铁素体, 见图6d )。
综合金相分析结果可知, 裂纹大部分位于热影响区。
1.3 力学性能试验
从轴体上分别取拉伸试样、 冲击试样、 硬度试样
进行试验, 采用 ZwickZ250 型拉伸试验机进行拉伸

试验, 采用新三思 ZBC2302N-2 型冲击试验机进行
冲击试验, 采用 Zwick 型万能硬度试验机进行硬度

试验, 结 果 见 表 2 。 可 见 其 力 学 性 能 满 足 GB / T
1591 — 2008 《 低合金高强度结构钢》 中对 Q345B 钢
的技术要求。
表 2 电梯主驱动轴的力学性能试验结果

Tab 2 Mechanical p ro p ertiestestresultsoftheelevatormaindriveshaft
抗拉 屈服 断后 硬度 冲击吸收
项目
强度 / MPa 强度 / MPa 伸长率 / % / HBW 能量 / J
实测值 526 326 33.0 142 151
标准值 470~630 ≥305 ≥19 — ≥34

1.4 化学成分分析
图 3 电梯主驱动轴裂纹处 SEM 形貌及裂纹内异物 EDS分析结果 从轴体上取 样, 采 用 ARL4460 型 光 电 直 读 光
谱仪、 CS901B 型红外碳硫仪及ICa p 6300 型电感耦
Fi g 3 SEM mor p holo gy ofthecrackoftheelevatormaindrive

shaftandEDSanal y sisresultsofforei g nmatterinthecrack 合等离子体发射光谱仪对其进行化学成分分析, 结

a SEM mor p holo gy ofthecrack b EDSanal y sis p ositionofforei g n
果见表 3 。可见其化学成分满足 GB / T1591 — 2008

matterinthecrack c EDSanal y sisresultsofforei g nmatterinthecrack
中对 Q345B 钢的技术要求。
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