30Cr1Mo1V转子失效分析及预防措施

2017-07-06 10:53:12 来源:冶金信息网

  30Cr1Mo1V转子经精加工后,在轴颈外周表面沿轴向分布较为密集的条带状缺陷,与基体比较,颜色呈暗灰色,与基体形成明显反差。通过金相检验、扫描电镜及能谱分析对该缺陷进行检测,以找出引起缺陷的原因,避免该缺陷再次发生,提高产品质量。 

  为了研究30Cr1Mo1V转子失效的原因,在转子轴颈表面进行取样。制备金相试样,经抛光腐蚀后,在宏观状态下观察,发现试样有白亮带耐腐蚀区域形成,与基体形成鲜明的对比。 

  用光学显微镜进一步放大观察可以发现耐蚀区与正常区的组织明显不同。正常区域为贝氏体回火组织,耐蚀区组织致密,晶粒细小,显微组织为细片状珠光体。耐蚀区在高倍数下观察,发现有密集的白色颗粒物均匀地分布,对白色颗粒物进行成分分析可知,白色颗粒物主要为MoFeCSiVCr。由于MoVCr为强碳化物形成元素,而Si为非碳化物元素,所以可以判定,此白色颗粒物是以MoFe为主的金属间化合物,直径在13μm之间。 

  通过以上观察可知,试样耐腐蚀区是由成分偏析造成的。在偏析区内,合金元素含量明显比正常区的高,尤其钼的偏析更加严重。这种偏析现象已延伸到内部,并且有加重的趋势,心部个别区域出现未充分熔解的钼铁合金块,可以说明这一点。在热处理过程中,金属元素阻碍了晶粒的长大,导致出现细小的晶粒。 

  分析成分偏析在工件内部的延续性,即检验其内部是否也存在这样的带状偏析。在工件心部取样进行断口检验,在断面上发现数条沿纵向平行分布的灰白色带状区域,其最大长度为12mm,在该区的断裂源有明显的条带状及块状物缺陷。 

  从断裂方式分析,偏析区为准解理,呈碎片状;正常区为解理,呈“河流花样”特征形貌。由于合金成分可提高工件的韧性,所以偏析区比正常区的韧性好,以致二者的断裂方式存在差异。同时,根据断口的形貌大致可以看出,偏析区的晶粒比正常区的细小。 

  分析研究表明,钢的偏析程度与锭型、钢种、冶炼质量及浇注条件有关,合金元素、杂质及气体含量均会加重偏析程度。建议采取以下措施控制偏析: 

  1)加大浇注过程中铸坯的冷却速度,加快冷却速度可抑制溶质元素凝固时的析出,同时也可细化晶粒。 

  2)调整合金元素含量,在成分允许的范围内减少合金元素浓度可减少凝固时的偏析。 

3)外加添加剂,在中间包或结晶器内加入形核剂,可增加晶核,有利于扩大等轴晶,减少偏析。


(责任编辑:AS-0011)

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