锁紧盘外套开裂问题失效分析

锁紧盘是风机主轴与齿轮箱形成无键连接的核心装置，锁紧盘外套是锁紧盘装置中的关键零件。我公司生产的一批42CrMo 风电锁紧盘外套，在调质后半精车过程中发现多件锁紧盘外套内孔和端面存在多处裂纹。为了查找开裂原因，保证产品质量，我们通过成分分析、低倍试验、显微组织分析，对风电锁紧盘外套产品在调质后半精车过程中产生开裂失效的问题进行研究。结果表明:组织存在枝晶偏析影响材料马氏体相变点即M

点，叠加淬火冷却过程中组织应力、热应力过大，增加偏析区淬火开裂敏感性，导致开裂。

试验方案

首先对产品裂纹宏观形貌进行初步分析判断，对局部缺陷位置进行磁粉检测，验证微裂纹形貌或机加工缺陷。对产品锻造工艺、调质工艺及原材料报告进行审查，并作为后续分析结果论证参考依据。然后使用岛津荧光光谱仪XRF-1800 对产品用钢的化学成分进行检测，验证材料是否存在成分偏析的情况。最后对裂纹局部区域进行显微组织分析来验证淬火质量情况。试验材料取自半精加工发现裂纹的锁紧盘外套，锁紧盘外套宏观及裂纹形貌见图1。

试验结果与分析

裂纹形貌分析

调质处理后半精车过程中通过肉眼观察锁紧盘外套宏观形貌结合现场磁粉探伤检测，可见裂纹分散分布在锁紧盘内孔及外圆端面上，特别是在端面交接处断续出现。裂纹形貌如图2 和图3 所示，形态很细且沿周向呈圆弧，裂纹周边目测无明显氧化脱碳现象。

化学成分分析

对失效的锁紧盘进行材料化学成分分析，结果表明所有元素符合42CrMo材料成分要求，具体数据见表1。

低倍试验分析

试样规格为20mm×270mm×350mm，选取两件带裂纹试片进行低倍热酸浸试验，分析结果见表2，试片上有不规则分布的枝晶偏析。图4 为低倍组织酸浸宏观形貌，锻件组织连续但均匀性较差，虽无超标点状偏析及夹杂物存在，但视场内分布有肉眼可见的不规则白色粗大枝晶状组织。针对开裂源进行放大观察，发现深色裂纹均处于端角处，如图5 所示，说明裂纹起源于外表面，随后沿着偏析方向扩展，个别区域观察到裂纹直接沿枝晶偏析发达的晶轴方向扩展，裂纹由外至内，最深约8mm。

锁紧盘外套开裂原因系材料均匀性不佳、淬火时过激的冷却速度造成的组织应力与热应力过大。

宏观硬度试验

紫薯是一种薯肉为紫色或深紫色的甘薯，又称为黑红薯或紫心甘薯，除了具有可溶性糖、蛋白质、脂肪、多种维生素、多种氨基酸、食物纤维和矿物质等营养成分外，还富含有花青素和硒元素这两个营养成分[1]。这些营养成分赋予了紫薯多种保健功效，主要表现在：清除自由基、抗衰老、防癌抗癌、预防便秘、预防心血管疾病和动脉硬化[2]。

显微组织分析

裂纹开口处较宽，耦合性较好，由表及里逐渐变细且连续，内部有大量氧化皮填充，周围无大量夹杂物伴生。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，裂纹两侧不脱碳，裂纹主要呈沿晶少量穿晶扩展，裂纹旁组织为回火索氏体。但裂纹旁存在较大晶粒，晶粒度7.5 级，少量5 级，表明存在一定的混晶，为典型因热处理淬火而导致的裂纹形貌，白色氧化皮为回火所致。如图9 所示。

对锁紧盘外套径向试片做宏观硬度试验，硬度值为250 ～317HBW，边缘硬度高于心部硬度，特别是裂纹旁硬度最高，可达300HBW 以上。

⑵锻件基体组织为索氏体，属正常调质状态组织。晶粒度为6.5 ～7.0 级，局部混晶，表明调质过程中无明显过热过烧现象。微观裂纹较平直、连续，由外至内逐渐变细，裂纹周围无夹杂物伴生；裂纹两侧不脱碳、有氧化现象。表明裂纹系调质回火处理之前，在淬火过程中产生的。裂纹开裂周围硬度高于其他部位硬度，表明局部成分偏析，晶粒粗大区域组织应力过大，造成开裂处淬硬性较强，通常与波动的成分偏差及异常激烈的冷却速度有关。

微观裂纹分析

按图6 所示在试片上取高倍试样，做微观试验分析，结果见表3。产品微观组织中非金属夹杂物均在合格范围内，钢的纯净度良好，晶粒度有局部混晶现象，基体组织为索氏体＋少量贝氏体+少量铁素体，属正常调质状态组织，与提供工艺为调质状态相符，具体状态见图7、图8。

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开裂原因讨论与分析

针对锻件枝晶偏析及淬火过激的冷却速度的问题，可采取以下措施：

1.1 研究对象 选取我院2016年1月-2017年12月门诊及住院高血压视网膜病变患者100例（200眼）作为研究对象。所有参选患者均为原发性高血压视网膜病变患者，符合 《中国高血压防治指南2010》[8]高血压诊断标准及HR的Keith-wagen-er-Barker四级分类法，排除患者糖尿病，肝肾疾病，自身免疫系统及血液病等疾病。医院医学伦理委员会批准临床研究方案，且所有研究对象均签署知情同意书。

综合分析：可排除开裂单纯由夹杂物引起，锻件枝晶偏析增加了淬火开裂敏感性，冷却速度过快造成淬火后组织应力过大，形成应力集中，在晶粒粗大及偏析严重区域最先产生裂纹。

陆静山对阅读指导也非常重视，他在担任无锡河埒口小学校长期间，曾收集整理一批儿童故事，利用每天早操后的十分钟给全校儿童讲读，学校里的“小图书馆”购置有商务印书馆出版的《万有文库》［14］。 其《儿童图书馆》单列“儿童阅读指导”一编，详细介绍了几种吸引儿童阅读的方法：讲故事、利用纪念日、图书展览会、利用集会、利用彩色图画或宣传海报、利用解决问题的机会等。其在阅读指导方面还采用分级阅读的方式，在了解各年级儿童阅读能力的基础上，确定阅读范围，由老师进行分级指导，孩子们都要写读书心得并进行交流。他还特意指出孩子们喜欢阅读文学类而不喜欢常识类的书籍，应引起儿童书籍编撰者的注意。

改进措施

⑴由以上试验结果可知，锁紧盘外套材料的化学成分符合42CrMo 材料成分要求，非金属夹杂物均在合格范围内，纯净度良好。锻件组织致密、但均匀性不佳，有不规则分布的枝晶偏析。偏析是由凝固过程中溶质元素在两相中重新分布形成，在后续的锻造过程中形成断续的条带状组织区域，不仅造成局部化学成分起伏，而且影响材料马氏体相变点即M

点，叠加淬火冷却过程中组织应力过大，增加淬火开裂敏感性。

⑴钢锭冶炼浇注时适当降低过热度；

第二,一般情况下抗菌药物可分为2类,一是时间依赖型,二是浓度依赖型。妇产科中常用的抗菌药物多为浓度依赖型,如喹诺酮类、硝基咪唑类、氨基糖苷类等。此类药物应用时,用药间隔时间可适当延长,1-2次/d便可。时间依赖型主要涉及大环内酯类、磺胺类等,其抗菌活性与药物浓度并无直接关系,而与时间有关,建议2-4次/d。[4]对此选择抗菌药物时,需考虑药物的实际特点。

⑵优化锻造工艺，增加镦拔工序增大锻造比；

⑶调整热处理工艺，淬火时采取预冷淬火，降低热应力。

验证结果

根据分析结果，对锻造及热处理工艺进行了改进，生产锁紧盘外套120 余件，力学性能指标均满足使用要求，加工后进行超声和磁粉检测，结果均合格，磁粉检测均未发现表面裂纹现象。