球墨鑄鐵應(yīng)用較為廣泛，與常規(guī)鑄鐵相比，有更優(yōu)異的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性、耐沖擊、以及尺寸穩(wěn)定性等。本文所描述產(chǎn)品為大型鋼圈，直徑約200cm，在組裝過程中，約45度角跌落即發(fā)生了碎裂。

鋼圈加工工序?yàn)椋鸿T造、粗加工、調(diào)質(zhì)、精加工，采用等離子切割U型安裝口。產(chǎn)品圖片及斷口形貌見下圖：

圖1 樣品實(shí)物照片及開裂位置

圖2 斷口清潔后宏觀圖片

根據(jù)產(chǎn)品失效情況，我們分別對產(chǎn)品硬度、金相等指標(biāo)進(jìn)行了分析檢查結(jié)果如下：

樣品前處理

一、硬度測試

結(jié)果分析：失效分析件表面硬度和心部硬度均正常，表面硬度和心部硬度無較大差別。

二、金相分析

圖3 1#件裂紋附近表面顯微組織未腐蝕100×

圖4 1#件裂紋附近表面顯微組織未腐蝕  100×

圖5 1#件裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×

圖6 1#件裂紋附近心部顯微組織未腐蝕  100×

圖7 1#件裂紋附近表面顯微組織  100×

圖8 1#件裂紋附近心部顯微組織  100×

圖9 1#件裂紋附近心部顯微組織  500×

圖10 1#件U形缺口部位表層顯微組織  50×

圖11 1#件U形缺口部位表層顯微組織200×

圖12 1#件U形缺口部位表層顯微組織  500×

結(jié)果分析：鋼圈顯微組織如圖3至圖12所示。經(jīng)過對比分析，分析結(jié)果如下：表面組織為珠光體+不規(guī)則的石墨+少量鐵素體，有0.28mm左右的脫碳層（見圖7）；心部組織為珠光體+不規(guī)則的石墨+少量碳化物+少量鐵素體（圖8-9），局部存在疏松（見圖6右下角）?；陌碐B/T 9441-2009評定級別為：球化率＜50%，石墨大小4級，珠光體＞95%。U形缺口部位金相組織為針狀馬氏體+不規(guī)則石墨+碳化物+殘余奧氏體，組織分布不均勻，存在約1.2mm的淬火層，微觀硬度達(dá)800HV3（圖10-12）。

三、意見和解釋

1、通過宏觀觀察樣品，斷裂位置位于U形缺口處，斷面裂紋走向由缺口處向外圓呈河流狀延伸，斷口形貌為脆性斷口；

2、鋼圈石墨球化率過低、過大，長條狀石墨易產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)長條石墨靠近邊緣時(shí)，易形成裂紋源；

3、鋼圈熱處理后切割U型缺口時(shí)導(dǎo)致表層淬火，此處硬度過高，與基體硬度存在極大硬度差，淬火應(yīng)力并未能及時(shí)消除，當(dāng)受外力時(shí)，淬火層首先開裂，由于基材球化率低，局部存在疏松，降低了材料韌性，導(dǎo)致裂紋快速擴(kuò)張，產(chǎn)生脆性開裂。

4、建議改善鑄造石墨大小及形態(tài)，并避免在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行熱加工。

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