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原文传递 EA4T电力机车车轴断裂分析及热加工工艺参数研究

论文题名：	EA4T电力机车车轴断裂分析及热加工工艺参数研究
关键词：	机车车轴;车轴断裂;失效分析;临界淬火温度;锻造工艺
摘要：	南车集团某公司生产的一根EA4T机车车轴在半精加工过程中发生断裂，本文应用各种分析手段对其断裂原因进行了分析。　　车轴宏观断面分析表明：断口面与轴向垂直，整个断口面没有缩颈，属在轴向正应力作用下的脆性正断。宏观断口形貌呈三种形式，断口中心表面粗造不平，具有从中心发出的放射状线条；断口近表层呈灰色纤维状；断口最外层表面较为平整，可见结晶状的金属颗粒和放射状线条。由断口宏观形貌可以推断，车轴不是一次断裂的，而是经过至少两次的开裂过程。断裂是从断口中心开始的，裂纹萌生后快速扩展至近表层，并停止扩展，最外层为最后断裂区。　　车轴低倍组织分析表明：除了存在标准范围内的中心疏松外，没有发现明显的缺陷，低倍组织正常。对断口面不同部位的气体含量分析表明，钢中的氢含量在标准范围内，个别氧含量稍高于标准，氮含量维持在较低的范围内，断口面的气体分布均匀，无明显的偏析。断口面不同部位成分分析表明，钢中除局部区域存在铝含量稍高外，其它元素的含量基本在标准的范围内。上述分析表明，车轴中无明显的冶金缺陷，可以排除初始裂纹形成于冶金缺陷的可能性。　　断口的扫描电镜分析表明：断口最外层的微观形貌大部分为准解理，局部区域出现了以解理面和河流花样为主的解理断裂形貌。近表层的微观形貌以等轴韧窝为主。在中心区域发现了大量变异的解理面，这种解理面已经发生了钝化，有轻微的氧化特征，其上已不存在解理台阶与河流花样，并形成了新的晶界。为了确定中心裂纹是在那一阶段形成的，对最外层试样分别在淬火温度和回火温度保温两小时，观察试样的解理面发生变化与否。结果表明，在回火温度下解理面不会发生变异，在淬火温度下解理面发生变异。从而可以推断，断口中心的初始裂纹不是在淬火过程中形成的。用排除法可以确定，初始裂纹形成于锻造阶段。　　断口面上夹杂物的扫描电镜分析、能谱分析及其金相分析表明：在断口面上分布有大量的夹杂物，部分夹杂物呈聚集分布。夹杂物的主要成分为：S、Ca、Mg、Al和Ti。对夹杂物进行评级表明，夹杂物的级别超过了标准。因此，钢中的非金属夹杂物对初始裂纹的形成起到了促进作用。　　为了进一步优化车轴的热加工工艺，防止类似事故的重复发生，对车轴的热加工工艺参数进行了研究。应用热膨胀分析法测得了EA4T的临界淬火温度；试验测定了EA4T钢的奥氏体粗化曲线，并对不同温度淬火加650℃回火后试样的金相组织进行了研究，提供了优化的热处理工艺；通过高温拉伸试验，获得了EA4T钢的热塑性和热变形抗力随温度变化的规律。并对各温度下拉伸试样的金相组织进行了分析，提供了优化的锻造工艺。
作者：	钟政烨
专业：	材料科学与工程
导师：	盛光敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文