Page 61 - 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

拉伸和冲击试样断口宏观形貌如图6所示, 可 呈脆性解理断裂特征。
见两种断口与断裂的转子支撑座断口形貌相似, 均

图6 拉伸和冲击试样断口宏观形貌

分数为0.55%时, 正火温度小于855℃ 。该铸件的
2 综合分析
正火温度为870℃ , 温度偏高。实际正火时采用炉
由上述理化检验结果可知: 断口表面可见铸造 冷, 冷却速率较低, 使得珠光体亚晶粒尺寸偏大。原
缺陷, 铸造缺陷破坏了组织的均匀连续性, 减小了转 始铸造粗大晶粒促进了初生铁素体呈网状析出, 最
子支撑座有效承载截面积, 并产生应力集中, 导致转 终使材料产生魏氏组织。断裂转子支撑座的碳元素
子支撑座的强度、 塑性和冲击性能下降; 转子支撑座 含量偏高、 铸造晶粒粗大, 使材料组织中珠光体含量
断裂起始位置并非铸造缺陷处, 而且铸造缺陷并不 增加, 铁素体含量减少, 降低了材料的韧性和塑性,
能改变材料的韧 - 脆状态, 因此铸造缺陷虽然会降低 且正火处理工艺不当, 不能有效改善材料的组织, 导
转子支撑座的性能, 但并非导致转子支撑座发生脆 致材料获得魏氏组织及粗大亚晶粒, 最终导致转子
性解理断裂的直接原因。转子支撑座断裂性质为脆 支撑座发生脆性断裂。
性过载断裂, 转子支撑座在螺栓装配拧紧后承受一
3 结论及建议
定的弯曲应力, 转子支撑座宏观可见轻微弯曲变形,
螺栓孔周围压痕分布不均匀, 说明转子支撑座在装 转子支撑座的断裂性质为以解理断裂为主的脆
配过程中出现了轻微弯曲变形, 并在弯曲应力的作 性过载断裂。转子支撑座断口处存在铸造缺陷, 破

用下发生了脆性过载断裂。 坏了基体连续性, 减小了其有效承载面积, 并产生应
转子支撑座组织中可见粗大的原始铸造晶粒和 力集中, 使转子支撑座的强度和塑性降低。转子支
连续晶界网状铁素体, 且出现了晶界铁素体网向晶 撑座碳元素含量较高、 晶粒粗大, 使材料中珠光体含
界内部生长的针状组织, 为典型的魏氏组织, 魏氏组 量增加, 铁素体含量减少, 且正火工艺不当, 导致材
织是一种典型过热组织。 ZG270-500钢自身铸造状 料产生魏氏组织及粗大亚晶粒, 在弯曲应力作用下,
态就属于过热组织, 可以通过正火处理改善其组织 转子支撑座发生脆性过载断裂。

和性 能。研 究 表 明, 经 870 ℃ 正 火 热 处 理 后, 建议严格控制铸造工艺过程, 注意控制浇注温
ZG270-500钢显微组织为均匀的铁素体和珠光体, 度和冷却速率, 减少铸造内部缺陷, 获得相对较小的
消除了原奥氏体晶界析出的先共析铁素体, 达到细 铸造晶粒; 采用合理的正火温度及冷却条件, 优化正
化晶粒、 均匀组织、 消除铸造内应力和提高性能的目 火组织, 或通过多次正火改善原始铸造组织, 提高转
的。断裂转子支撑座显微组织为粗大的原始铸造晶 子支撑座的力学性能。
粒及呈套晶分布的亚晶粒, 铁素体沿原始铸造晶界 参考文献:
以魏氏组织分布, 且铁素体含量极少, 这种组织显著
降低了铸件的塑性和韧性, 是导致铸件发生脆性解 [ 1 ] 徐修炎. 钢的组织形态及其应用[ M ] . 成都: 四川人民
理断裂的主要原因。 出版社, 1981.
断裂转子支撑座的碳元素含量较高, 使铸件的 [ 2 ] 赵芳欣, 王琳, 张瑛洁. 热处理不当造成 ZG20SiMn铸
强度提高, 韧性和塑性降低。结合 Fe-C 相图, 并查 件的脆性[ J ] . 机械工程材料, 1994 , 18 ( 3 ): 46-47.
阅热处理工艺规范与数据手册, 发现当碳元素质量
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