某液壓機構(gòu)用于500kV高壓開關控制操作,二級閥閥體是液壓機構(gòu)心臟部分的關鍵零件。閥體材料為GCr15SiMn。閥體工作中,體內(nèi)承受油壓為32-34MPa,工作環(huán)境為戶外操作。閥體零件要求高強韌性和高疲勞抗力,同時具有良好的耐磨性和耐腐蝕性能。閥體熱處理后硬度應達到57-59HRC。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),一批閥體在運行100-200次后發(fā)生開裂漏油事故,造成經(jīng)濟損失。經(jīng)分析其缺陷產(chǎn)生的原因,發(fā)現(xiàn)采用超音頻感應加熱爐進行回火熱處理,效果良好,可以有效避免開裂缺陷的產(chǎn)生。
檢驗斷口發(fā)現(xiàn),斷口呈銀灰色,閥體開裂發(fā)生在油孔邊緣,長約30mm,裂紋平直;從斷口顏色分析,斷口未發(fā)生氧化和腐蝕,其裂紋不是淬火裂紋也不是腐蝕裂紋,斷口為瓷狀斷口,系脆性斷裂。
進一步檢驗觀察發(fā)現(xiàn),裂紋斷口上呈現(xiàn)多條放射狀紋理裂紋,有兩處裂紋源,兩處裂紋源處均出現(xiàn)二次裂紋,以沿晶斷口形貌為主。微觀檢驗觀察發(fā)現(xiàn),沿晶斷裂面存在孔洞和顆粒析出物。X射線分析表明,顆粒析出物的鉻含量較基體高出約1倍,分析認為這種析出顆粒是(Fe、Cr)3C型碳化物。
金相觀察后發(fā)現(xiàn),晶界上有網(wǎng)狀碳化物析出,這和斷口觀察分析結(jié)果一致。
分析表明,閥體開裂是逐漸發(fā)生的滯后型開裂,有可能是氫脆造成的破壞;另一方面,GCr15SiMn鋼第一類回火脆性溫度為200-400℃之間,而閥體回火溫度是250-270℃,因此發(fā)生第一類回火脆性不可避免。
閥體加工中鍍鋅工序中有氫析出滲入工件中,檢驗證實,閥體開裂為氫脆斷裂失效;同時試驗表明,閥體開裂沿晶脆斷是第一類回火脆性引起的,第一類回火脆性特征明顯。
根據(jù)以上分析,提出的改進措施如下:
(1)閥體電鍍鋅后,增設去氫工序,排除工件內(nèi)的氫氣,防止氫脆發(fā)生。
(2)改變回火工藝。回火采用超音頻感應加熱爐進行,溫度改為(430±10)℃,避開產(chǎn)生第一類回火脆性溫度范圍,防止第一類回火脆性現(xiàn)象發(fā)生。
很多廠家采用改進工藝后,生產(chǎn)出來的閥體全部符合技術條件要求,未發(fā)生開裂泄漏事故,生產(chǎn)運行良好。
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