Page 62 - 理化检验-物理分册2025年第五期

胡文新，等：海洋环境下钢丝绳断裂原因

图 1 钢丝绳宏观形貌
表1 钢丝绳钢丝实际直径测量结果 232，244，235 kN。该钢丝绳的最小破断力满足

直径/mm 数量/根 占比/% GB 8918—2006《重要用途钢丝绳》的要求。
0.50~0.60 15 6.1 1.5 扫描电镜（SEM）和能谱分析
0.60~0.70 27 11.0 对钢丝绳的所有钢丝进行断口检查，钢丝试样
0.70~0.80 10 4.1 共有245根，其中5根断口磨损较为严重，对240根
0.80~0.85 40 16.3 钢丝断口进行分析，发现其中剪切断口有62个，杯
0.85~0.90 71 29.0 锥状断口有178个。
0.90~0.95 25 10.2 在钢丝断口处截取试样，将试样置于扫描电镜
下观察，结果如图3所示。由图3可知：钢丝剪切断
0.95~1.00 57 23.3
口整体呈倾斜状，表面有覆盖物[见图3（a），微观
]
形貌呈现出有方向性的韧窝[见图3（b）；杯椎断口
]
的减小，其中大多数钢丝直径为0.85~0.90 mm，截
]
面损失率超过10%。 处有明显颈缩特征[见图3（c），断口微观形貌表现
为等轴韧窝[见图3（d）。
]
1.3 金相检验
从钢丝剪切断口中可以观察到钢丝表面损伤严
在钢丝绳试样中抽取部分钢丝，分别制取纵向
重，断口形状不规则，部分钢丝截面尺寸损失严重，
截面和横向截面金相试样，将试样置于光学显微镜
断口及断口附近的钢丝存在大量挤压变形和凹坑。
下观察，结果如图2所示。由图2可知：钢丝纵截面
牵引绞车处的钢丝绳承受的压力及磨损较严重，钢
显微组织为回火索氏体＋少量珠光体，沿钢丝长度
方向呈细长纤维状。 丝绳表面的挤压变形和凹坑处成为起裂源区，在工
作应力的作用下，裂纹沿截面方向加速扩展，该部
分绳股先断。在杯锥状断口中，断口发生明显的塑
性变形，断口呈规则的颈缩状态，起裂源位于断口中
心区域，该部分的断口发生过载拉伸断裂，该股钢丝
后断。
使用扫描电子显微镜对钢丝表面微观形貌进行
观察，结果如图4所示。由图4可知：钢丝的镀锌层
粗糙，凹凸不平，并且出现了破损[见图4（a），部分
]
图 2 钢丝绳纵截面微观形貌 区域镀锌层出现了大面积脱落[见图4（b），表面磨
]
在钢丝显微组织中未见异常夹杂物，基体组织 损较为严重。从钢丝的微观形貌可以看出，钢丝表
为回火索氏体＋少量珠光体，未见淬火组织，符合 面镀锌层已出现了大面积脱落，镀锌层对钢丝绳的
GB/T 4354—2008《优质碳素钢热轧盘条》的要求。 保护作用失效。
1.4 破断力试验 对钢丝试样进行能谱分析，结果如表2~3所示。

依据GB/T 8358—2014《钢丝绳 实际破断拉力 由表2~3可知：钢丝试样表面主要化学成分为Zn、
测定方法》，用电子万能试验机对钢丝绳试样进 O、C、Fe等元素，表面附着物主要化学成分为Zn、O、
行破断力试验，得到钢丝绳的最小破断力分别为 C、Fe、Cl等元素。

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