扶正器本体失效分析

■ 曹锐，霍焕志

扶正器本体的使用工况为：载重31t，在温度60℃、无酸碱腐蚀的井下做往复动作8～10次后出现断裂。毛坯为棒料调质，材料为42CrMo，加工过程为棒料调质、粗加工、精加工、表面磷化处理。

1.断裂件检验

接到断裂件后，我们做了化学成分检测（见表1）、硬度和力学性能检测（见表2）。

由表1可见，扶正器本体化学成分符合42CrMo技术要求，合格。低倍下有少量枝晶，如图1所示。

由表2可见，扶正器本体的力学性能符合要求值，但是硬度值偏低。

2.断口分析

（1）宏观断口分析 断口较平齐，断裂面与拉伸方面垂直。由平齐的裂纹源区和人字形放射花纹的裂纹扩展区（见图2），可推断产品受到垂直于轴向方向的力。

（2）金相分析 分别对1（见图2）、2（见图3）和3（见图4）部位进行金相磨样。

从金相照片可以看到：1、2位置两侧裂纹处没有脱碳层（见图5），说明不是淬火前形成的裂纹；1、2位置台阶圆根部圆弧处有短而粗的裂纹（见图6～图7），裂纹周围没有脱碳层；位置3的台阶圆根部有小微裂纹（见图8），裂纹两侧没有脱碳层，但裂纹形态不符合淬火裂纹形态。

非金属夹杂A类细系1.5级（见图9）。基体组织：回火索氏体+大量的贝氏体+少量铁素体，伴有成分偏析（见图10～图13）。

图1 低倍照片

图2

图3

图4

表1 扶正器本体化学成分（质量分数） （%）

表2 力学性能和硬度检测

3.结语

通过对扶正器本体的材料化学成分分析、材料力学性能分析、宏观断口分析和金相组织等分析可得出如下结论：

（1）断裂件材料化学成分符合42CrMo的成分规范要求。

（2）断裂件材料纵向拉伸和冲击性能均符合技术要求；硬度偏低，在标准的下限。

（3）断裂件经调质，基体组织为回火索氏体+大量的贝氏体+少量铁素体，伴有成分偏析，虽然力学性能符合技术要求，但是基体组织不良。

材料中存在少量非A类金属夹杂。

（4）断裂起源于产品外表面变径台阶根部的应力集中处。较大的弯曲应力作用是产品发生断裂的主要原因。

图5 断裂区（没有脱碳层）（50×）

图6

图7

图8

图9 非金属夹杂（100×）

图10 基体组织（100×）

图11 靠近内孔处基体组织（500×）

图12 中心部位基体组织（100×）

图13 靠近外圆处基体组织（500×）

20150204