Page 58 - 理化检验-物理分册2024年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202405012

ZG270-500 钢转子支撑座断裂原因

石凤仙, 孙智君

( 中国航发商用航空发动机有限责任公司, 上海 200241 )
摘 要: 在对某转子支撑座进行装配的过程中, 发现其发生断裂现象。采用宏观观察、 化学成分
分析、 扫描电镜分析、 金相检验、 力学性能测试等方法研究了转子支撑座断裂的原因。结果表明: 在
装配弯曲应力作用下, 转子支撑座发生了以解理断裂为主的脆性过载断裂; 断口存在铸造缺陷, 产
生应力集中, 降低了材料的强度和塑性; 转子支撑座碳元素含量较高、 晶粒粗大, 导致材料中珠光体含
量增加, 铁素体含量减少, 材料中出现了魏氏组织及粗大亚晶粒, 最终导致转子支撑座发生脆性断裂。
关键词: 转子支撑座; 脆性过载断裂; 魏氏组织; 碳元素含量; 力学性能

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 05-0046-04

ReasonsforfractureofZG270-500steelrotorsu pp ortseat

SHIFen g xian , SUNZhi j un

( AECCCommercialAircraftEn g ineCo. , Ltd. , Shan g hai200241 , China )

Abstract : Durin g theassembl yp rocessofacertainrotorsu pp ortseat , itwasfoundthatithadbroken.The

reasonsforthefractureoftherotorsu pp ortseatwerestudiedusin g methodssuchasmacrosco p icobservation ,

chemicalcom p ositionanal y sis , scannin gelectronmicrosco pyanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandmechanical

p erformancetestin g .Theresultsshowthatundertheactionofassembl ybendin gstress , therotorsu pp ortseat

ex p eriencedbrittleoverloadfracturemainl ycharacterizedb ycleava g efracture.Thep resenceofcastin gdefectson

thefracturesurfaceresultedinstressconcentration , whichreducedthestren g thandp lasticit y ofthematerial.The

hi g hcarbonelementcontentandcoarse g rainsizeoftherotorsu pp ortseatledtoanincreasein p earlitecontentand

adecreaseinferritecontentinthematerial , resultedinthea pp earanceofwidmanstattenstructureandcoarse

sub g rainsinthematerial , ultimatel y ledtobrittlefractureoftherotorsu pp ortseat.

Ke y words : rotorsu pp ortseat ; brittleoverloadfracture ; widmanstattenstructure ; carbonelementcontent ;

mechanical p ro p ert y
铸钢具有成型工艺优异、 焊接性能和加工性 效, 从而对设备造成损失 [ 2 ] 。在对某 ZG270-500
能良好、 各向同性、 工程可靠性高等优点, 在工程 转子支撑座进行装配过程中, 发现转子支撑座出
机械、 航空及航天、 车辆、 化工等领域应用广泛。 现断裂现象, 该转子支撑座表面涂黑色漆( 见图
作为机械工程领域中重要的承力部件, 要求铸钢 1 ), 铸造成型后经正火热处理, 热处理制度为: 设
件具有较高的强度, 以及良好的抗冲击性、 塑性和 定温度 为 870 ℃ , 加 热 时 间 为 6h , 保 温 时 间 为

韧性。铸钢的浇注工艺性较差, 为了提高钢液的 2h , 冷却。笔者采用一系列理化检验方法分析了
流动性, 需要升高浇注温度。浇注温度过高易使 转子支撑座断裂的原因, 并提出了相应的改进措
铸钢件中出现过热的魏氏组织, 导致钢的强度、 塑 施, 以防止该类事故再次发生。
性、 韧性等大幅度降低, 其中冲击韧性甚至会降低
[ 1 ] 。粗大魏氏组织会导致铸钢产品失 1 理化检验
50%~75%
1.1 宏观观察
收稿日期: 2023-12-01
断裂转子支撑座宏观形貌如图2所示。由图2
作者简介: 石凤仙( 1992- ), 女, 硕士, 工程师, 主要从事金属材
可知: 转子支撑座断裂成左右两部分, 拼接断口后局
料失效分析工作, 17301644420@163.com
4 6