低合金结构钢【40Cr钢】-40

材料名称：40Cr钢
浸蚀剂：图1～图6未浸蚀；图7、图8经4%硝酸酒精溶液浸蚀
处理情况：调质处理
组织说明：图1所示为2.8×6多绳提升机ZHG90型减速器内二级齿轮轴断口。该轴轴长为1500mm，有四档直径：支承处为φ250mm，长度为237mm；第二档为φ290mm，长度为257mm；第三档为φ460mm，长度为260mm；第四档与第三档相距120mm，第四档直径与第三档相仿。该轴技术要求为：调质后硬度为250～280HBW，R_m≥686MPa，R_eL≥490MPa，A_11.3≥9%，a_K =59J/cm² 。
   减速器连续运行时间仅62h即断裂，断裂发生在齿轮轴第二档φ290mm近第三档R50mm圆角处，一折二断，断口如图1和图2所示。
   断裂起始于轴的心部，裂纹自心部向外扩展而导致最后断裂。轴的四周可清晰看到裂纹以放射状的形式向外扩展，在轴断口的边缘可见明显的剪切唇存在，断口的晶粒非常粗大，且有多个银白色圆形斑点，斑点内的晶粒呈结晶状，与四周一般断口的晶粒有明显的区别。由此可见，银白色圆形斑点是白点缺陷。
   采用乙酸纤维—碳两次复型方法对断口做电子显微镜观察，宏观“白点”区断口的微观特征为穿晶+沿晶的混合断口（见图3、图4），并有发纹（见图5）和裂纹呈台阶状扩展（见图6），这都是氢致裂纹的微观特征。
   离齿轮轴50mm处截下一段，横断面车平后，即发现有9条隐约可见的裂纹，截面经硫印试验，结果硫的含量不高，且硫的斑点细小均匀，无硫的偏析。再将试样置于1∶1盐酸水溶液中热蚀，结果除有一般疏松外，截面上九条裂纹更趋清晰，还发现有颇多细小裂纹呈散乱状锯齿形分布。
   于折断的断口处取样做金相观察，发现裂纹沿晶分布，也有穿晶分布，裂纹内有氧化物夹杂，如图7所示。
   在离轴表面约40mm处，发现裂纹断续穿晶分布，基体组织为索氏体及少量网状铁素体，如图8所示。此外，在轴心部的裂纹也呈穿晶分布，组织则为珠光体及网状分布的铁素体。
   由上述断口特征可知，断口上圆形斑点仍是典型的白点缺陷。断口的宏观晶粒粗大，夹杂物含量不高，但有较高含量的氢气。齿轮轴毛坯在锻后脱氢处理不良，致使在冷却过程中，固溶于钢中的氢气不断析出，导致产生大量垂直纵向的氢致脆的裂纹，使轴在运行中产生断轴事故。

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GB/T 17455-2008无损检测表面检测的金相复型技术
DL/T 652-1998 金相复型技术工艺导则
DL/T 884-2004 火电厂金相检验与评定技术导则
ASTM E1351-2001  现场金相复制品的生产和评定标准实施规范
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低合金结构钢【40Cr钢】-40

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