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夹杂物导致42CrMo钢疲劳断裂的标题

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:42CrMo钢采用3种热处理制度得到3个不同强度水平的材料,进行旋转弯曲疲劳实验,共有22个疲劳断口的裂纹起源于夹杂物,其中最大夹杂物尺寸为66μm,最小夹杂物尺寸为14.8μm,平均尺寸为33.3μm。图9-38 疲劳源处的CaO·Al2O3铝酸钙夹杂物形貌尺寸为21.3μm,疲劳断裂后,夹杂物与钢基体之间有较大的空隙。尺寸在10~20μm之间,多呈球形、椭球形,其中黑色的核心为Al2O3,它与Al-Ca-Mg-S-O夹杂物基体有明显的边界,表明以Al2O3为核心形成Al-Ca-Mg-S-O系复相夹杂物。

夹杂物导致42CrMo钢疲劳断裂的标题

42CrMo钢采用3种热处理制度得到3个不同强度水平的材料,进行旋转弯曲疲劳实验,共有22个疲劳断口的裂纹起源于夹杂物,其中最大夹杂物尺寸为66μm,最小夹杂物尺寸为14.8μm,平均尺寸为33.3μm。42CrMo钢夹杂物涵盖了《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》(GB/T 10561—2005/ISO 4967:1998(E))评级的主要类型:A类硫化物,由于其分布在42CrMo钢心部,所以在疲劳源处没有发现它;B类氧化物,如Al2O3,在疲劳源处仅发现一例;在疲劳源处没有发现C类硅酸盐夹杂物;D类球状氧化物类,包括MgO·Al2O3·CaO·CaS系复相夹杂物、MgO·Al2O3·SiO2·CaO复相夹杂物、CaO·MgO·Al2O3夹杂物、CaO·Al2O3铝酸钙、MgO·Al2O3尖晶石等,是在疲劳源处比较多见的夹杂物;DS类尺寸超过13μm的大颗粒夹杂物,在疲劳源的夹杂物中也占有一定的比例。

B类(氧化铝类),如Al2O3,在疲劳源处仅发现一例,如图9-35所示。

D类(球状氧化物类),包括复相夹杂物、铝酸钙、尖晶石等,是在疲劳源处比较多见的夹杂物,如图9-36~图9-40所示。

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图9-35 疲劳源处的Al2O3夹杂物形貌(夹杂物尺寸为14.8μm)

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图9-36 疲劳源处的MgO·Al2O3·SiO2·CaO复相夹杂物形貌

外面包裹一层CaS硬壳的两层结构,夹杂物尺寸为66.0μm。

1)MgO·Al2O3·SiO2·CaO复相夹杂物,如图9-36和9-37所示。

2)mCaO·nAl2O3铝酸钙夹杂物,如图9-38所示。

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图9-37 疲劳源处的MgO·Al2O3·SiO2·CaO复相夹杂物形貌 外面粘上一层颗粒状CaS,夹杂物尺寸为32.3μm。

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图9-38 疲劳源处的CaO·Al2O3铝酸钙夹杂物形貌

尺寸为21.3μm,疲劳断裂后,夹杂物与钢基体之间有较大的空隙。

采用轻钙(喂钙硅线)处理的钢,钢中加入钙,把固态的Al2O3转变成液态的铝酸钙(12CaO·7Al2O3),这种富CaO的铝酸钙盐具有很高的硫含量,能吸收钢中的硫,在凝固过程中硫在铝酸钙盐的溶解度降低,以CaS形式析出,形成内部为12CaO·7Al2O3铝酸钙,外壳包围CaS的双相夹杂物。也有CaS均匀分布在CaO·Al2O3·CaS之中的复相夹杂物。

3)MgO·Al2O3·CaO夹杂物,如图9-39所示。

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图9-39 角形MgO·Al2O3·CaO夹杂物形貌

疲劳断裂后夹杂物与钢基体已经分离,形成一个锥形缝隙,夹杂物尺寸为28.8μm。

4)Al-Ca-Mg-S-O系复相夹杂物,如图9-40所示。

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图9-40 疲劳源处各种形态和尺寸的Al-Ca-Mg-S-O系复相夹杂物形貌

尺寸在5~10μm之间,多呈球形、椭球形,其中黑色的核心为Al2O3,两层结构。

尺寸在10~20μm之间,多呈球形、椭球形,其中黑色的核心为Al2O3,它与Al-Ca-Mg-S-O夹杂物基体有明显的边界,表明以Al2O3为核心形成Al-Ca-Mg-S-O系复相夹杂物。

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