De kruisspeld is een belangrijk onderdeel van de universele as van een locomotief met verbrandingsmotor.Het kruispuntmateriaal is van hoogwaardig 20CrMnTi legerd staal., en het warmtebehandelingsproces is carburiserende en afzuigende behandeling.De onderzoekers gebruikten een reeks fysieke en chemische tests om de oorzaken van de breuk te analyseren om te voorkomen dat dergelijke problemen zich opnieuw voordoen.

1 Fysische en chemische tests

1.1 Macro-schaalobservatie

De gebroken kruisspeld wordt met behulp van echografie gereinigd en de macroscopische morfologie van de breuk wordt in figuur 1 weergegeven.er zijn twee hoofdkraakbronnen en twee secundaire kraakbronnen (zie gebied A in figuur 1)Er zijn meerdere onverenigbare scheuren aan de schemering van de kruisspeld.die zich uitstrekken van het platform van de chamfer tot de overgangszone van de chamferboog (zie figuur 2)- volgens het prejudiciële arrest: de dwarspin bij gebruik van buig-wisselspanning.de twee hoofdscheuren uitbreiden zich van beide zijden naar het midden (zie gebied b in figuur 1)Uit verdere waarneming blijkt dat het hoofdgebied van de scheurbron in het bovenste deel van figuur 1 relatief helder is.en de belangrijkste breuk uitbreiding snelheid in het bovenste deel is sneller dan die in het onderste deelHet c-gebied in figuur 1 is het gebied van de voorbijgaande breuk.Volgens het prejudiciële arrest van de scheurverlenging, verschijnt de breukbron van de dwarspin op de plaats van de kam, en de breukmodus is multi-source vermoeidheidsbreuk.

1.2 Analyse van de chemische samenstelling

De chemische samenstelling van de kruismonsters is geanalyseerd met behulp van een spectrometer met rechtstreekse aflezing en de resultaten zijn weergegeven in tabel 1.de chemische samenstelling voldoet aan de eisen van GB / T 3077- -2015, legeringsstaal.

1.3 Metallografische proef

Het goudfase monster werd op de breukplaats genomen en onder een optische microscoop geplaatst voor observatie.en grotere afmetingen en strip MnS gemengd op het oppervlak van het monster (zie figuur 3~4)Na het gebruik van de volumegroep van een 4% nitratethanoloplossing was de diepte van de oppervlaktecarburiseringslaag ongeveer 1,46 mm. Het oppervlakteweefsel van het monster was in de volgorde:tempering martensite + een kleine hoeveelheid flextensite (diepte 0).45 mm) (zie figuur 5), gedoofd martensite + een kleine hoeveelheid flextensite (diepte 0,55 mm) (zie figuur 6) en bessite + martensite (diepte 0,55 mm) (zie figuur 7).Het matrixweefsel is martensite + besite + ferriet (zie figuur 8).

1.4 Hardheidstest

De hardheidstest van de dwarsdoorsnede van het pinmonster toont aan dat de Rockwellhardheid van de niet-verkoolde laag relatief uniform is en dat de waarde 28,1 ~ 31,2 HRC is.Alle dwarsdoorsnede en het weefsel waren vrij homogeen..

De hardheidstest werd uitgevoerd op de metallografische monsters en de resultaten zijn weergegeven in figuur 9.de hardheid van het monster van ondiep naar diep neemt eerst toe en neemt vervolgens afDe maximale hardheid wordt bereikt op 0,55 mm van het oppervlak, bij 729 HV, waarna de hardheid geleidelijk afneemt en de neiging heeft te stabiliseren.De verandering in hardheid komt overeen met veranderingen in de micro-organisatie van de oppervlaktelaag, en de slechte afdoening van de martensitische organisatie in de oppervlaktelaag kan het gevolg zijn van onvoldoende tempering.

1.5 Scanning electronenmicroscoop (SEM) analyse

De SEM-morfologie van het scheurbrongebied van de kruispuntbreuk is in figuur 10 weergegeven.er zijn meer ongelijke vermoeidheid strip klein vliegtuig of kleine puttenMet de uitbreiding van de vermoeidheid scheuren, de strookverdeling wordt kleiner, en de onrechtvaardigheid van de strippen en kleine putten intensiveren (zie figuur 11).Figuur 12 toont de SEM-morfologie van het kruispijn-instantane breukgebied, met de morfologische kenmerken van de breuk, en de kruisspeld breekt snel als geheel.

De kruisspeld is vooral onderhevig aan het effect van buigingen en wisselende spanningen tijdens het gebruik.de chamfer-plaats draagt de grootste belasting, en het materiaal scheurt aan de interface tussen het sulfide en de matrix, waardoor een microkraakbron ontstaat.

2 Uitgebreide analyse

Bij grote sterkte en hardheid, grote spanning in het weefsel en gatgevoeligheid kan het slechte weefsel worden veroorzaakt door onvoldoende tempering na het blussen.de belangrijkste oorzaak van kruispuntfracturen is de aanwezigheid van relatief grote MnS-insluitingen in het binnenste en de aanwezigheid van slecht gedoofd martensitisch weefsel in de oppervlaktelaagDe kleine hoeveelheid spanning die wordt gegenereerd door de kamperplaats vormt het gat tussen de grote MnS-inclusie in de buurt van de kamper en de staalmatrix.De geharde martenite organisatie op het oppervlak versnelt de vorming van micro-crack bronIn de fase van de splitsing van de splitsing is de splitsing van de vermoeidheidsstrook klein en de strook ongelijkmatig, wat aangeeft dat de splitsingssnelheid traag is; wanneer de splitsing zich tot een bepaalde grootte uitbreidt, wordt de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing.het draagvlak van het materiaal krimpt en kan de spanning niet weerstaan, wat leidt tot de snelle uitbreiding van de scheur, wat resulteert in de algemene breuk van de kruisspeld.

3Conclusies en suggesties

De fractuurvorm van de kruisspeld is een vermoeidheidsfractuur van meerdere bronnen.Het afzuigende martensitische weefsel in de oppervlaktelaag en de grote grootte en strip MnS-inclusie in het materiaal creëren de voorwaarden voor de vorming van microkraakbron, waardoor scheuren ontstaan in de zwakke organisatie van het materiaal.Het wordt voorgesteld de zuiverheid van gesmolten staal te verbeteren en het warmtebehandelingsproces te verbeteren om grote insluitsels in staal te verminderen en slechte microteefsel te voorkomen.