鎖緊盤外套開裂問題失效分析

鎖緊盤是風機主軸與齒輪箱形成無鍵連接的核心裝置，鎖緊盤外套是鎖緊盤裝置中的關鍵零件。我公司生產的一批42CrMo 風電鎖緊盤外套，在調質后半精車過程中發現多件鎖緊盤外套內孔和端面存在多處裂紋。為了查找開裂原因，保證產品質量，我們通過成分分析、低倍試驗、顯微組織分析，對風電鎖緊盤外套產品在調質后半精車過程中產生開裂失效的問題進行研究。結果表明:組織存在枝晶偏析影響材料馬氏體相變點即M

點，疊加淬火冷卻過程中組織應力、熱應力過大，增加偏析區淬火開裂敏感性，導致開裂。

試驗方案

首先對產品裂紋宏觀形貌進行初步分析判斷，對局部缺陷位置進行磁粉檢測，驗證微裂紋形貌或機加工缺陷。對產品鍛造工藝、調質工藝及原材料報告進行審查，并作為后續分析結果論證參考依據。然后使用島津熒光光譜儀XRF-1800 對產品用鋼的化學成分進行檢測，驗證材料是否存在成分偏析的情況。最后對裂紋局部區域進行顯微組織分析來驗證淬火質量情況。試驗材料取自半精加工發現裂紋的鎖緊盤外套，鎖緊盤外套宏觀及裂紋形貌見圖1。

試驗結果與分析

裂紋形貌分析

調質處理后半精車過程中通過肉眼觀察鎖緊盤外套宏觀形貌結合現場磁粉探傷檢測，可見裂紋分散分布在鎖緊盤內孔及外圓端面上，特別是在端面交接處斷續出現。裂紋形貌如圖2 和圖3 所示，形態很細且沿周向呈圓弧，裂紋周邊目測無明顯氧化脫碳現象。

化學成分分析

對失效的鎖緊盤進行材料化學成分分析，結果表明所有元素符合42CrMo材料成分要求，具體數據見表1。

低倍試驗分析

試樣規格為20mm×270mm×350mm，選取兩件帶裂紋試片進行低倍熱酸浸試驗，分析結果見表2，試片上有不規則分布的枝晶偏析。圖4 為低倍組織酸浸宏觀形貌，鍛件組織連續但均勻性較差，雖無超標點狀偏析及夾雜物存在，但視場內分布有肉眼可見的不規則白色粗大枝晶狀組織。針對開裂源進行放大觀察，發現深色裂紋均處于端角處，如圖5 所示，說明裂紋起源于外表面，隨后沿著偏析方向擴展，個別區域觀察到裂紋直接沿枝晶偏析發達的晶軸方向擴展，裂紋由外至內，最深約8mm。

鎖緊盤外套開裂原因系材料均勻性不佳、淬火時過激的冷卻速度造成的組織應力與熱應力過大。

宏觀硬度試驗

紫薯是一種薯肉為紫色或深紫色的甘薯，又稱為黑紅薯或紫心甘薯，除了具有可溶性糖、蛋白質、脂肪、多種維生素、多種氨基酸、食物纖維和礦物質等營養成分外，還富含有花青素和硒元素這兩個營養成分[1]。這些營養成分賦予了紫薯多種保健功效，主要表現在：清除自由基、抗衰老、防癌抗癌、預防便秘、預防心血管疾病和動脈硬化[2]。

顯微組織分析

裂紋開口處較寬，耦合性較好，由表及里逐漸變細且連續，內部有大量氧化皮填充，周圍無大量夾雜物伴生。經4%硝酸酒精溶液浸蝕后，裂紋兩側不脫碳，裂紋主要呈沿晶少量穿晶擴展，裂紋旁組織為回火索氏體。但裂紋旁存在較大晶粒，晶粒度7.5 級，少量5 級，表明存在一定的混晶，為典型因熱處理淬火而導致的裂紋形貌，白色氧化皮為回火所致。如圖9 所示。

對鎖緊盤外套徑向試片做宏觀硬度試驗，硬度值為250 ～317HBW，邊緣硬度高于心部硬度，特別是裂紋旁硬度最高，可達300HBW 以上。

⑵鍛件基體組織為索氏體，屬正常調質狀態組織。晶粒度為6.5 ～7.0 級，局部混晶，表明調質過程中無明顯過熱過燒現象。微觀裂紋較平直、連續，由外至內逐漸變細，裂紋周圍無夾雜物伴生；裂紋兩側不脫碳、有氧化現象。表明裂紋系調質回火處理之前，在淬火過程中產生的。裂紋開裂周圍硬度高于其他部位硬度，表明局部成分偏析，晶粒粗大區域組織應力過大，造成開裂處淬硬性較強，通常與波動的成分偏差及異常激烈的冷卻速度有關。

微觀裂紋分析

按圖6 所示在試片上取高倍試樣，做微觀試驗分析，結果見表3。產品微觀組織中非金屬夾雜物均在合格范圍內，鋼的純凈度良好，晶粒度有局部混晶現象，基體組織為索氏體＋少量貝氏體+少量鐵素體，屬正常調質狀態組織，與提供工藝為調質狀態相符，具體狀態見圖7、圖8。

近年來，通信傳輸網絡技術發展迅速，新技術層出不窮。日新月異的通信技術為建設堅強可靠的電力通信傳輸網創造了條件。目前，通信業界采用的傳輸網技術體制主要有 SDH，DWDM，ASON，OTN，PTN等。目前，國內地市電力通信網仍以 SDH 網絡為主。

開裂原因討論與分析

針對鍛件枝晶偏析及淬火過激的冷卻速度的問題，可采取以下措施：

1.1 研究對象 選取我院2016年1月-2017年12月門診及住院高血壓視網膜病變患者100例（200眼）作為研究對象。所有參選患者均為原發性高血壓視網膜病變患者，符合 《中國高血壓防治指南2010》[8]高血壓診斷標準及HR的Keith-wagen-er-Barker四級分類法，排除患者糖尿病，肝腎疾病，自身免疫系統及血液病等疾病。醫院醫學倫理委員會批準臨床研究方案，且所有研究對象均簽署知情同意書。

綜合分析：可排除開裂單純由夾雜物引起，鍛件枝晶偏析增加了淬火開裂敏感性，冷卻速度過快造成淬火后組織應力過大，形成應力集中，在晶粒粗大及偏析嚴重區域最先產生裂紋。

陸靜山對閱讀指導也非常重視，他在擔任無錫河埒口小學校長期間，曾收集整理一批兒童故事，利用每天早操后的十分鐘給全校兒童講讀，學校里的“小圖書館”購置有商務印書館出版的《萬有文庫》［14］。 其《兒童圖書館》單列“兒童閱讀指導”一編，詳細介紹了幾種吸引兒童閱讀的方法：講故事、利用紀念日、圖書展覽會、利用集會、利用彩色圖畫或宣傳海報、利用解決問題的機會等。其在閱讀指導方面還采用分級閱讀的方式，在了解各年級兒童閱讀能力的基礎上，確定閱讀范圍，由老師進行分級指導，孩子們都要寫讀書心得并進行交流。他還特意指出孩子們喜歡閱讀文學類而不喜歡常識類的書籍，應引起兒童書籍編撰者的注意。

改進措施

⑴由以上試驗結果可知，鎖緊盤外套材料的化學成分符合42CrMo 材料成分要求，非金屬夾雜物均在合格范圍內，純凈度良好。鍛件組織致密、但均勻性不佳，有不規則分布的枝晶偏析。偏析是由凝固過程中溶質元素在兩相中重新分布形成，在后續的鍛造過程中形成斷續的條帶狀組織區域，不僅造成局部化學成分起伏，而且影響材料馬氏體相變點即M

點，疊加淬火冷卻過程中組織應力過大，增加淬火開裂敏感性。

⑴鋼錠冶煉澆注時適當降低過熱度；

第二,一般情況下抗菌藥物可分為2類,一是時間依賴型,二是濃度依賴型。婦產科中常用的抗菌藥物多為濃度依賴型,如喹諾酮類、硝基咪唑類、氨基糖苷類等。此類藥物應用時,用藥間隔時間可適當延長,1-2次/d便可。時間依賴型主要涉及大環內酯類、磺胺類等,其抗菌活性與藥物濃度并無直接關系,而與時間有關,建議2-4次/d。[4]對此選擇抗菌藥物時,需考慮藥物的實際特點。

⑵優化鍛造工藝，增加鐓拔工序增大鍛造比；

⑶調整熱處理工藝，淬火時采取預冷淬火，降低熱應力。

驗證結果

根據分析結果，對鍛造及熱處理工藝進行了改進，生產鎖緊盤外套120 余件，力學性能指標均滿足使用要求，加工后進行超聲和磁粉檢測，結果均合格，磁粉檢測均未發現表面裂紋現象。