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2016年第1期总第49期

重工与起重技术

HEAVYINDUSTRIALHOISTINGMACHINERY

No.12016SerialNo.49

关于45钢魏氏组织及处理依据的研究

大连华锐重工集团股份有限公司通用减速机厂

李维杰

大连海事大学

于冬艳

摘要：结合国内相关标准和研究，对含有与不含有魏氏组织的试样进行了测定和对比，分析了魏氏组织对机械性能、尤其是冲击性能的影响，认为魏氏组织不是一种过热组织，低级别魏氏组织的存在有利于材料的机械性能，不能简单地把机械设备的失效原因归为魏氏组织。

关键词：45钢；棘爪；魏氏组织；机械性能

1概述

魏氏组织对机械性能、尤其是冲击性能的影响通常存在争议如下：魏氏组织是一种不良的组织，它的存在会降低钢的强度，将设备失效归为魏氏组织；魏氏组织对钢的强度影响不明显，但是能大幅降低冲击韧度；钢中存在的少量魏氏组织，在某些情况下还会提高钢的性能。在对断裂零件做失效分析时发现不同形式的魏氏组织，在化学成分及来料机械性能均合格的情况下，魏氏组织是

否是导致零件失效的主要原因，需要有明确的处理依据。因此，研究魏氏组织的形成机理、分析魏氏组织对机械性能的影响具有现实意义。

2问题提出

国内某钢厂使用冶金铸造起重机主起升减速器，采用典型的棘轮棘爪长条型减速器，运行半年后发现起重机有异常，及时将主卷系统停车。打开减速器视孔盖，发现有部分棘爪发生断裂。下文将对断裂的棘爪进行失效分析。

2.1化学成分

棘爪材质是45钢，前期生产工艺为炼钢—铸锭—锻造，锻造比为3.54。在低倍试片上取样检测化学成分，由试验结果看，断裂棘爪的化学成分符合GB/T699-1999《优质碳素结构钢》要求，结果见表1。

表1断裂棘爪的化学成分

名称

C

S

P

Mn

Si

Cr

Ni

Cu

近断口处

0.43

0.013

0.012

0.63

0.22

0.08

0.03

0.13

心部

0.42

0.012

0.012

0.62

0.22

0.08

0.03

0.13

GB/T699-1999,45

0.42/0.50

≤0.035

≤0.035

0.50/0.80

0.17/0.37

≤0.25

≤0.30

≤0.25

2.2力学性能

棘爪是IV类锻件，热处理要求是调质。对同一炉批号的试样进行力学性能检测，由试验结果看，

断裂棘爪的力学性能符合相应技术标准要求，结果见表2。

表2断裂棘爪的力学性能

名称

RmMPa)

ReMPa)

A%)

Z%)

温度C)

K(平均值)J

试验一

780

485

22.0

59.5

室温

68

试验二

780

515

20.0

62.5

室温

68

平均

780

500

21.0

61

室温

68

JB/T6397-2006,45调质

650/800

430

16

35

室温

31

—23—

?1994-2016ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.

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2.3组织分析

用带锯床垂直于断口切取低倍试片，磨制并经50%盐酸水溶液加热腐蚀后观察，不存在不允许有的宏观材料缺陷。

在断口处切取高倍试片，发现非金属夹杂物

a心部组织形态500×

不重。磨制其纵向和横向剖面后，经硝酸酒精溶液腐蚀后在金相显微镜上观察，发现表面和内部金相组织均为珠光体和网状分布铁素体，有魏氏组织结构，见图1。

b心部组织形态1000×

图1断裂棘爪的魏氏组织

2.4不含魏氏组织的性能

为了研究魏氏组织对性能的影响，明确是否是魏氏组织的存在导致了此次质量事故，又取另一热处理批次、同材质、不含有魏氏组织的棘爪试

样进行力学性能检测，试验结果见表3。通过表2和表3的对比发现，含有魏氏组织与不含魏氏组织的试样相比，机械性能接近，冲击韧性还略高。

表3不含有魏氏组织棘爪的力学性能

名称

RmMPa)

ReMPa)

A%)

Z%)

温度(C)

K平均值)J

试验一

793

503

20.0

58

室温

59

试验二

788

512

21.5

63

室温

57

试验三