Page 29 - 理化检验-物理分册2022年第五期

代克顺, 等: 变电站用铸造 ZA33 锌铝合金蜗轮断裂原因

断裂面均通过销轴孔, 销轴未见明显变形( 见图 1 )。

图 4 4 号试样蜗轮销轴孔附近裂纹低倍形貌
图 1 断裂蜗轮宏观形貌 表 1 蜗轮和销轴的化学成分 %
采用体式显微镜对蜗轮断口进行观察, 断口基 质量分数
试样
本呈灰色, 有少量白色亮点, 呈现为铸件断裂特征, Zn Al Cu Si Fe Pb Ti S
断口附近无明显塑性变形( 见图 2 )。 1 号 57.0 37.4 4.14 0.50 0.12 0.17 0.35 0.31
3 号 57.5 37.4 3.69 0.56 0.11 0.27 0.24 0.20

销轴 0.44 0.22 0.54 0.0130.00720.077 0.04 98.6
1.3 力学性能测试

参照 GB / T231.1-2018 《 金属材料 布氏硬度

试验 第 1 部分: 试验方法》, 对 2 , 3 号蜗轮试样和接

地开关销轴试样进行布氏硬度测试, 标尺选用 HB
2.5 / 187.5 , 结果如表 2 所示。由表 2 可知, 2 号试样
图 2 蜗轮断口低倍形貌 的布氏硬度为 115.7HBW , 3 号试样的布氏硬度为

采用立体显微镜观察 2 , 4 号试样, 发现蜗轮销 110.7HBW , 销轴的布氏硬度为 268.2 HBW , 可见

轴孔附近有多条明显的裂纹, 2 号试样销轴孔附近 销轴的布氏硬度远大于蜗轮的布氏硬度。
的裂纹长度最大为 8mm , 4 号试样销轴孔附近的裂 参照 GB / T228.1-2010 《 金属材料 拉伸试验

纹长度最大为 12mm ( 见图 3 , 4 )。推断蜗轮销轴孔 第 1 部分: 室温试验方法》, 对 2 , 3 号蜗轮试样进行

位置为裂纹源。 拉伸试验, 结果如表 3 所示。由表 3 可知, 2 号试样

的平均抗拉强 度 为 53.2 MPa , 平 均 断 后 伸 长 率 为
0.72% ; 3 号试样的平均抗拉强度为 56.6 MPa , 平均

断后伸长率为 0.83% 。蜗轮的抗拉强度远低于厂

家设计要求( ≥400MPa )。
表 2 蜗轮和销轴布氏硬度测试结果 HBW
试样 1 2 3 平均值
2 号 113.9 115.0 118.1 115.7
3 号 110.1 109.6 112.4 110.7
图 3 2 号试样蜗轮销轴孔附近裂纹低倍形貌
接地开关销轴 266.1 270.0 268.5 268.2
1.2 化学成分分析
表 3 蜗轮室温拉伸试验测试结果

采用 X 射线荧光光谱仪参照 GB / T16597-2019

《 冶金产品分析方法 X 射线荧光光谱法通则》 对 1 , 3 2 号试样 3 号试样
项目
号蜗轮试样进行化学成分分析; 采用电火花光谱仪参 1 2 3 平均值 1 2 3 平均值

照 GB / T4336-2016 《 碳素钢和中低合金钢 多元素 抗拉
55.4 51.8 52.5 53.2 54.5 58.7 56.7 56.6

含量的测定 火花放电原子发射光谱法( 常规法)》 对 强度 / MPa
销轴进行化学成分分析, 结果如表1所示。由表1可 断后
0.84 0.68 0.64 0.72 0.87 0.78 0.83 0.83
知, 蜗轮中的铝含量大于33% , 销轴的材料为45钢。 伸长率 / %
1 3