硼铬微合金钢的脆性断裂失效分析

摘要

为了研究硼铬微合金钢的脆性断裂失效机理,以工厂履带拖拉机支重轮的中心轴脆性断裂为研究背景,通过对中心轴断口的观察以及不同位置的组织和晶粒度的对比,得出了硼铬微合金钢的断裂失效机理。利用FactSage和Thermo-Calc软件对TiN夹杂物的析出机理和控制进行理论计算。结果表明,钛合金的不完全溶解和钛、氮元素质量分数的不合理控制,导致大量的大尺寸硬质TiN夹杂物在凝固过程中析出,使得钛元素的加入没有起到很好地细化晶粒的效果,中心区域的铁素体+奥氏体组织的晶粒度过于粗大。大尺寸TiN夹杂物作为裂纹源和心部粗大的晶粒导致了硼铬微合金钢的脆性断裂失效。热力学计算表明,TiN夹杂物在凝固过程中形成,低钛低氮和钛、氮质量分数的合理搭配可以有效推迟TiN夹杂物的析出,降低其尺寸。较小的夹杂物尺寸和细小的晶粒均可以有效增强材料抵抗裂纹扩展的能力。