Page 59 - 理化检验-物理分册2024年第五期

石凤仙, 等: ZG270-500钢转子支撑座断裂原因

明转子支撑座装配状态存在较小弯曲变形; 将断裂
右部分上的两个断口分别编号为断口1和断口2 ,
两个断口平齐, 呈金属光泽, 无明显收缩变形, 由一
侧向另一侧扩展, 扩展方向与弯曲受力方向一致, 可
见沿一定方向分布的光滑小刻面, 呈明显的脆性断
裂特征, 其中断口1中心可见铸造缩孔缺陷。
1.2 化学成分分析
在断裂转子支撑座上取样, 对试样进行化学成
图1 转子支撑座断裂部位外观
分分析, 结果如表1所示。由表1可知: 试样中碳元
部存在由下向上的较小弯曲变形; 螺栓孔周边存在 素含量超出 GB / T11352 — 2009 《 一般工程用铸造

装配压痕, 压痕分布不均匀, 内侧压痕较重, 表
碳钢件》 对 ZG270-500钢要求的上限。

图2 断裂转子支撑座的宏观形貌
表1 断裂转子支撑座化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn S P Ni Cr Cu Mo V
实测值 0.55 0.19 0.70 0.014 0.023 0.02 0.03 0.01 0.006 0.0006

标准值 ≤0.40 ≤0.60 ≤0.90 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.40 ≤0.35 ≤0.40 ≤0.20 ≤0.05

1.3 扫描电镜( SEM ) 分析 1.4 金相检验
在断口1处取样, 对试样进行扫描电镜分析, 在转子支撑座断口2附近截取金相试样, 取样
结果如图 3 所示。由图 3 可知: 断口整体呈脆性 位置如图2a ) 所示, 将试样进行研磨、 抛光、 腐蚀处
解理断裂特征, 可见解理台阶、 河流花样、 小刻面 理, 利用光学显微镜观察试样, 试样的抛光态形貌如
等特征形貌; 不同晶粒解理小刻面汇合台阶处可 图4所示。由图4可知: 转子支撑座表面可见多处疏
见韧窝形貌, 与晶粒边界基本对应; 断口中心缩孔 松缺陷, 分布密集, 尺寸较大, 最大疏松缺陷的长度约

的尺寸约为4.2mm×1.8mm ( 长度×宽度); 断口 为511 μ m 。选择缺陷比较严重的5个视场进行疏松

1裂纹起始于转子支撑座下侧拐角附近区域外表 含量测量, 测量结果分别为 0.90% , 2.11% , 1.96% ,
面; 裂纹起始区呈解理断裂特征, 未见其他冶金缺 1.69% , 1.07% , 其中疏松最大含量约为2.11% 。
陷。 金相试样的显微组织形貌如图5所示。由图5
断口2与断口1的SEM 形貌类似, 断口整体呈 可知: 转子支撑座原始铸造晶粒粗大, 试样表面柱状
解理断裂特征, 裂纹起始于转子支撑座下侧棱边表 晶沿厚度方向拉长, 取向各不相同, 主要沿铸造冷却
面, 裂纹起始区呈河流花样解理断裂特征。 速率较快方向生长, 试样中心柱状晶比边缘更粗大,
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