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分析不銹鋼鏈板損壞的因素

   不銹鋼鏈板是我們日常中常見(jiàn)的一種輸送帶,其不銹鋼材質(zhì)和特性,使得它的應用的廣泛。不銹鋼鏈板作為新時(shí)代的輸送部件,推動(dòng)了很多行業(yè)的發(fā)展。

   下面我們根據實(shí)例,分析一下某清洗設備傳送帶用302不銹鋼鏈板在使用中發(fā)生開(kāi)裂。據使用方先容,該清洗設備主要采用產(chǎn)業(yè)自來(lái)水清洗各種車(chē)輛,制作鏈板的不銹鋼板供貨狀態(tài)為固溶處理,沖制成鏈板后再未做任何熱處理。鏈板使用1年后發(fā)生開(kāi)裂。為了弄清不銹鋼鏈板的開(kāi)裂原因,我們對其進(jìn)行了失效分析。 

  1、理化檢修

  (1)宏觀(guān)檢查

   采用超聲波對開(kāi)裂鏈板進(jìn)行清洗后,目視檢查, 可以看到裂紋有的發(fā)源于鏈板外側,有的發(fā)源于孔的內側,同時(shí)可以看到裂紋源處大多存在黃色侵蝕產(chǎn)物。對開(kāi)裂鏈板進(jìn)行丈量,兩頭內孔直徑 為<4.4mm,兩頭外圓直徑為<10.9mm,中間小寬度為7.7mm,總長(cháng)度為23.6mm,厚度為1.5mm,已經(jīng)貫通的裂紋寬度 大為0.2~0.3mm。

  (2)化學(xué)成分分析

  對開(kāi)裂鏈板取樣做化學(xué)成分分析,由表1可見(jiàn),材料成分符合尺度要求。

  (3)金相分析

  對失效鏈板進(jìn)行切割、鑲嵌、磨拋后,置于光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察,可以看到裂紋整體上彎彎曲曲,寬度為0.04~0.09mm,有斷續現象。一條裂紋發(fā)源于鏈板外側,另一條較短的裂紋發(fā)源于鏈板內側。裂紋有顯著(zhù)的沿晶開(kāi)裂特征。

  對鏈板取樣作夾雜物檢查,根據GB/T 10561-2005/ISO4967:1998(E),實(shí)際檢修A法,用ISO評級圖得夾雜物級別為:A0.5,B0,C0,D0.5, 結果表明失效鏈板非金屬夾雜物級別并不高。

  采用王水浸蝕后觀(guān)察,裂紋處的顯微組織為等軸狀奧氏體+少量鐵素體,可以看到裂紋具有顯著(zhù)的沿晶開(kāi)裂特征,還可以看到鏈板孔內側存在較顯著(zhù)的晶粒變形痕跡。

  根據GB/T6394-2002,用ASTME112-1992評級圖評定,裂紋處晶粒度為7級。

  用電解法進(jìn)行輕侵蝕,可見(jiàn)有大量未溶碳化物存在,并有沿晶界呈網(wǎng)狀分布的特征。

  (4)顯微硬度測定

  采用4.9N(0.5kg)載荷對失效鏈板做顯微硬度測定,結果為:269,256,258,262,254,262HV。

  (5)侵蝕產(chǎn)物能譜分析

  對鏈板表面殘留的黃色侵蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析,其主要成分有氧、鈉、鋁、硫、氯、鉀、鈣、鉻、鐵和鎳等,半定量分析結果表明,侵蝕性介質(zhì)氧、硫和氯含量均較高,其質(zhì)量分數分別為10.9%,4.4%和7.2%。

  2、結果分析

   由理化檢修結果可以得出:失效鏈板材料化學(xué)成分符合302不銹鋼的要求;顯微組織正常,晶粒細小,夾雜物級別不高,但奧氏體晶界有未溶網(wǎng)狀碳化物存在, 鏈板兩頭內孔壁有冷加工變形痕跡;顯微硬度值略高于相關(guān)尺度;失效鏈板為沿晶開(kāi)裂;失效鏈板表面和開(kāi)裂面的侵蝕產(chǎn)物中均含有較高含量的氧、氯和硫等強侵蝕 性物質(zhì)。

  綜合以上分析結果可以判定:該不銹鋼鏈板開(kāi)裂性質(zhì)為晶間侵蝕開(kāi)裂,在冷加工殘余應力和使用過(guò)程中拉應力的作用下產(chǎn)生了開(kāi)裂。

   晶間侵蝕是侵蝕局限在晶界四周而晶粒本身侵蝕比較小的一種侵蝕形態(tài),其結果將造成晶粒脫落或使材料的強度降低。晶間侵蝕的機理是貧鉻理論。不銹鋼因含鉻 而有很高的耐蝕性,其鉻含量必需超過(guò)12%,否則其耐蝕性和普通碳鋼差未幾。顯微硬度檢修結果偏高說(shuō)明制作鏈板的不銹鋼板固溶效果不夠理想。金相檢修發(fā)現 大量未溶碳化物,并沿晶間呈網(wǎng)狀分布,說(shuō)明該材料未經(jīng)固溶處理,或固溶處理溫度不高,時(shí)間較短,碳化物未經(jīng)充分溶解,合金化程度較差。而且,熱處理溫度 低,鉻擴散速度減慢,碳化鉻沉淀加快,更加速了貧鉻區的形成;同時(shí),沿晶界分布的碳化鉻會(huì )加劇晶界貧鉻,假如鉻含量降到12%(鈍化所需極限鉻含量)以 下,則貧鉻區處于活化狀態(tài),作為陽(yáng)極,它和晶粒之間構成侵蝕原電池。貧鉻區是陽(yáng)極,面積小,晶粒是陰極,面積大,從而造成晶界四周貧鉻區的嚴峻侵蝕。

  對于不銹鋼材料,晶間侵蝕通常產(chǎn)生于高溫有機酸介質(zhì)中。而該失效不銹鋼鏈板的工作環(huán)境與各種車(chē)輛的污染程度以及污染物種類(lèi)緊密親密相連,清洗時(shí)用的多的就是水,所以鏈板必定接觸有機酸介質(zhì)。

   另外,該鏈板硬度偏高和302不銹鋼本身較高的碳含量都會(huì )使該鏈板的耐蝕性有所降低,而鏈板在工作中因和鏈輪之間摩擦以及傳輸中受到拉伸,都會(huì )使鏈板的 溫度有所升高,這也會(huì )加快鏈板的侵蝕速率。一旦鏈板產(chǎn)生了晶間侵蝕,其強度將顯著(zhù)降低,于是在承受拉應力和其本身存在冷加工殘余應力的情況下便發(fā)生了開(kāi) 裂。

  根據以上分析結論,建議出產(chǎn)方將不銹鋼鏈板材料改為含碳量較低的304不銹鋼,并確保原材料固溶處理質(zhì)量。采取該措施后,出產(chǎn)出的不銹鋼鏈板在使用中再未發(fā)生過(guò)開(kāi)裂現象。

  文章出處:www.catcs.cn

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