Page 59 - 理化检验-物理分册2023年第一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202301013

304 不锈钢编码器小轴断裂原因

张 强, 章 伟, 甘美露, 王书强, 谢建平

[ 1. 江苏澄信检验检测认证有限公司, 江阴 214434 ; 2. 国家船舶材料质量监督检验中心( 江苏), 江阴 214434 ]
摘 要: 某304不锈钢编码器小轴在服役时发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测
试、 金相检验、 扫描电镜及能谱分析等方法, 对该编码器小轴断裂的原因进行了分析。结果表明: 该
编码器小轴断裂位置位于连接杆一侧的焊接热影响区; 编码器连接杆一侧母材的碳元素含量偏高,
组织中存在大量长条状非金属夹杂物, 导致其力学性能较差, 在较大的外力冲击作用下, 该编码器
小轴发生了脆性断裂。
关键词: 304不锈钢; 编码器小轴; 焊接; 夹杂物; 断裂

中图分类号: TB31 ; TH142.1 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 01-0047-04

Fracturecauseof304stainlesssteelencodersmallshaft

,
ZHANGQ ian g ZHANG Wei , GANMeilu , WANGShu q ian g XIEJian p in g
,

[ 1.Jian g suChen g xinIns p ectionTestin g andCertificationCo. , Ltd. , Jian gy in214434 , China ;

2.NationalShi pMaterialsQualit ySu p ervisionandTestin gCenter ( Jian g su ), Jian gy in214434 , China ]

Abstract : Thesmallshaftofa304stainlesssteelencoderbrokeinservice.Thecauseoftheencodersmall

shaftfracturewasanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest ,

metallo g ra p hicexamination , scannin g electronmicrosco p eandener gy s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthe

fracture p ositionoftheencodersmallshaftwaslocatedintheweldin g heataffectedzoneatonesideoftheconnectin g

rod.Thecarbonelementcontentofthebasemetalatonesideoftheencoderconnectin g rodwasrelativel y hi g h , and

therewerelar g enumberofstri psha p ednon-metallicinclusionsinthestructure , resultin ginp oormechanical

p ro p erties.Undertheim p actoflar g eexternalforces , theencodersmallshafthadbrittelfracture.

Ke y words : 304stainlesssteel ; encodersmallshaft ; weldin g ; inclusion ; brittlefracture
304不锈钢的常温下显微组织为稳定奥氏体, 分析了该编码器小轴断裂的原因, 以避免该类问题
具有良好的韧性、 塑性和耐腐蚀性能, 在核电、 风电、 再次发生。
石油化工、 机械设备等行业应用广泛。奥氏体不锈
钢的热膨胀系数较大, 且冷却时收缩应力大, 容易在 1 理化检验
焊缝处产生热裂纹 [ 1 ] 。某编码器小轴的材料为304 1.1 宏观观察
不锈钢, 主要加工工艺为焊接, 焊接方式为手工电弧 对断裂的编码器小轴进行宏观观察, 结果如图
焊, 焊条牌号为 A137 焊条。该编码器小轴安装在 1所示。由图 1 可知: 该编码器小轴和底座由 3 根
风电机组的机舱内部, 与风电主轴连接, 服役环境为 连接杆通过焊接方式连接, 3 根连接杆和中间小轴
大气环境。在服役数月后, 该编码器小轴发生断裂, 的连接处均发生断裂, 断口均位于编码器小轴和连
笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测试、 金相 接杆的焊接连接区域; 3 根连接杆断裂后均有明显
检验、 扫描电镜( SEM ) 及能谱( EDS ) 分析等方法, 的横向位移, 其中1 连接杆横向位移最明显, 横向
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位移达到12mm ; 连接杆外侧靠近断裂位置附近可
收稿日期: 2022-02-27
见明显的外力撞击变形, 变形部位呈明显的金属光
作者简介: 张 强( 1986- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事失效

泽, 与其他区域色泽差异显著; 连接杆断口表面色泽
分析、 金属材料疲劳性能和腐蚀性能等方面的研究, zhan gq 0514@
灰暗、 凹凸不平, 表面已被明显破坏, 大部分区域较
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