酸排气风机轴的失效分析和工艺改进研究

摘要

益科德公司新服役的CUB酸排气风机轴在使用约两周后发生断裂,此轴是由45#钢棒料加工完成,未经强化或表面硬化热处理。经本实验室的各项检测发现:该断轴产品化学成分符合国标规定;力学性能方面,屈服强度明显偏低,其他各参数与国标规定相符。材料金相组织为珠光体+铁素体,符合热轧态特点,该热处理状态的45#钢强度、硬度等性能均较差。观察断口形貌发现:宏观断口较平整为扭转断裂表面;扫描电镜观察表面已经明显磨损,不便于分析其断裂机理。轴断裂源显微观察表面无脱碳现象,断裂源处及心部金相组织较均匀,均为珠光体+铁素体。同时,对照该轴的产品设计图发现,该轴的断裂部位处在轴尺寸变化的台阶处,该处R角约为90°(技术图纸无要求);此处在服役时易产生应力集中。综合结论认为:该轴类产品失效的原因与材料选择、热处理和尺寸设计均有关系。建议选择更合适作为轴承钢的GCr15或42CrMo为原料,加工完成后建议加入调质或表面淬火热处理以保证强度和硬度;同时在产品设计方面,应尽量减少台阶类结构。益科德公司在我实验室建议下,供货方对设计图纸进行了相应改进,选用了42CrMo为原料并在加工完成后对产品做了调质热处理。新产品的在强度硬度等方面均远胜于失效产品。该产品服役后未再出现类似的失效情况。