Page 51 - 理化检验-物理分册2024年第六期
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宋 全,等:45钢环断裂原因















                                                    图 1  钢环和断口的宏观形貌
                                                   表1 45钢环的化学成分分析结果                                          %
                                                                质量分数
                  项目
                              C         Si        Mn          P         S          Cr         Ni        Cu
                 实测值         0.47      0.25       0.64      0.026      0.008 5    0.001      0.001      0.02
                 标准值       0.42~0.50  0.17~0.37  0.50~0.80  ≤0.035    ≤0.030     ≤0.20      ≤0.30      ≤0.25













                                               图 2  钢环轴向和环向断面试样的 SEM 形貌

              瓷区呈沿晶断裂形貌[见图2b);环向断口存在大量                          致;钢环纵向截面存在A类夹杂物 (硫化物)。根据
                                         ]
              非金属夹杂物[见图2c)]。采用能谱仪对夹杂物进                          GB/T 10561—2023《钢中非金属夹杂物含量的测
              行能谱分析,结果如图3所示。由图3可知,非金属                           定 标准评级图显微检验法》进行非金属夹杂物评
              夹杂物成分主要为S元素和Mn元素,说明该夹杂物                           级,A类夹杂物评级为2级(见表2),该结果与断口
              为硫化锰。                                             上发现的大量硫化锰夹杂一致。
              1.4  金相检验                                         1.5  洛氏硬度测试
                  在断裂的钢环上截取试样,将试样打磨、抛光                               采用洛氏硬度计对淬火后钢环外表面和心部进
              后,采用5%(体积分数)的硝酸水溶液腐蚀试样,将                          行洛氏硬度测试,结果如表3所示。由表3可知:钢
              试样置于光学显微镜上观察,结果如图 4所示。由                           环外表面硬度平均值为56 HRC,符合该热处理工艺
                                                                              [4]
              图4可知:腐蚀后试样的显微组织呈现明显差别,外                           后的硬度水平 ,心部硬度平均值为30 HRC,可知
              表面为马氏体,心部为铁素体+珠光体,可知外表                            零件表层硬度明显大于心部硬度,说明钢环存在心
              面有深度约为5 mm的淬透层,这与断口宏观形貌一                          部未淬透现象,与显微组织一致。


















                                                   图 3  非金属夹杂物能谱分析结果


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