Page 58 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

封小亮, 等: 堆焊修复风机传动轴断裂失效的原因

1.3 拉伸试验 取纵截面试样, 经 4% ( 质量分数) 硝酸酒精浸蚀

在风机轴半径的 1 / 2 处截取两个纵向拉伸试 后, 依据 GB / T13298-2015 《 金属显微组织检验

样, 按照 GB / T228.1-2010 《 金属材料 拉伸试验 第 方法》, 进行显微组织观察。图 3 为风机轴轴颈横
1部分: 室温试验方法》 进行室温拉伸试验, 试验结 截面和轴肩纵截面的显微组织。经轴颈外表面堆

果见表2 。参考标准JISG4051-1979 对 S45C 钢 焊后, 轴颈横截面最外层为网状铁素体 + 珠光体
正火态的力学性能要求, 可见风机轴的屈服强度低 的焊缝组织, 见图3a )。焊缝内侧可见大量堆焊形
) 和断后伸长率
于标准要求的下限值, 抗拉强度( R m 成的过热魏氏组织及淬硬马氏体组织, 见图 3b )。
( A ) 均符合标准要求。 轴颈心部为块状铁素体 + 珠光体组织, 珠光体片
表2 风机轴室温拉伸试验结果 层结构清晰, 局部严重偏析, 见图 3c )。观察轴肩

Tab 2 Tensiletestresultsofventilatorshaft 纵截面试样发现, 经轴颈外表面堆焊后, 轴肩两侧
序号 屈服强度 / MPa 抗拉强度 / MPa 断后伸长率 / %
为两种完全不同的显微组织, 轴肩为针状 / 块状铁
实测值1 337 703 21.5
素体+珠光体组织, 轴肩根部轴身侧为贝氏体 +
实测值2 340 692 24.5

标准值 >343 >569 >20 珠光体 组 织, 见 图 3d ) 和 图 3e )。根 据 标 准 JIS
1.4 显微组织观察 G4051-1979的热处理技术要求, 轴的正常组织
在轴颈位置截取横截面试样, 在轴肩位置截 应为铁素体+珠光体组织。

图3 风机轴轴颈横截面和轴肩纵截面的显微组织

Fi g 3 Microstructureofaxialcrosssectionof j ournalandlon g itudinalsectionofshaftshoulderofventilatorshaft

a crosssection outermostla y er b crosssection insideweld c crosssection j ournalcenter d lon g itudinalsection shoulder p osition

e lon g itudinalsection rootofshaftshoulder

1.5 硬度试验 值( 240HV ), 为典型的硬化区。
按照 GB / T4340.1-2009 《 金属维氏硬度试验 1.6 断口分析

第1部分: 试验方法》, 对轴肩纵截面进行维氏硬度 对图2a ) 所示的轴颈侧断口进行丙酮超声清洗
试验, 测量结果见图4 , 左上角插图为检测位置示意 后, 进行扫描电镜进行观察。由图5a ) ~c ) 可见, 断
图。由图4可知, 在轴肩过渡位置处硬度出现异常 口整体较为齐平, 断口边缘轴肩位置可见因堆焊后
变化, 轴肩内层的硬度变化更加明显, 靠近轴身侧硬 车削加工造成的孔洞缺陷, 轴肩可见沿根部分布的

度明显偏高( 300HV ), 较轴肩变径处的硬度高约 细小裂纹, 断口边缘可见沿堆焊焊趾向心部扩展的

80HV , 这超过JISG4051-1979 标准要求的上限 裂纹台阶。 由图 5d ) 可见, 断口边缘位置有许多棘
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