크로스 핀은 기관차 내연기관의 보편 축의 중요한 구성 요소입니다. 크로스 핀의 골절은 철도 교통에 몇 가지 안전 위험을 초래합니다. 기관차 크로스 핀이 깨졌습니다.크로스 핀 재료는 고품질의 20CrMnTi 합금 강철입니다., 열처리 과정은 탄화화 및 진압 처리입니다.연구원 들 은 여러 가지 물리적 과 화학적 검사 를 통해 골절 원인 을 분석 하여 그러한 문제 가 다시 발생 하지 않도록 했습니다.

1 물리적 및 화학적 검사

1.1 거시적 관측

부러진 횡단 스핀은 초음파로 청소되고, 골절의 거시적 형태는 그림 1에 나타납니다. 시각 검사 후,두 개의 주요 균열 원천과 두 개의 2차 균열 원천이 있습니다 (그림 1의 영역 A 참조)이 부분에는 피로 스트립이 분포되어 있습니다.샴퍼 플랫폼에서 샴퍼 아크 전환 구역까지 확장되는 (그림 2 참조)선고판결에 따르면, 굽는 엇갈리는 전압의 사용에 대한 횡단 스핀.두 개의 주요 균열은 양쪽에서 중간에 확장됩니다 (그림 1의 부위 b를 참조하십시오)더 이상의 관찰은 그림 1의 상부 부분의 주요 균열 원천 영역이 비교적 명확하다는 것을 보여줍니다.그리고 상부 부분의 주요 균열 팽창 속도는 하부 부분보다 빠르다두 개의 2차 균열은 힘의 감소로 인해 명확한 균열 팽창 경로를 남기지 않습니다. 그림 1의 c 영역은 일시적 골절 영역입니다.선행판결에 따르면, 균열 확장 경로, 크로스 핀의 골절 원인은 샴퍼 부위에서 나타납니다. 골절 모드는 다중 출처 피로 골절입니다.

1.2 화학 조성 분석

크로스 샘플의 화학 조성 분석은 직접 판독 스펙트럼 미터를 사용하여 수행되었으며 결과는 표 1에 나타납니다. 표 1에 따르면,그 화학적 구성은 GB / T 3077- -2015의 요구 사항을 충족합니다., 알로이 구조 강철.

1.3 금속학적 검사

골드 패스 샘플은 골절 현장에서 채취되어 광학 현미경 아래로 관찰되었습니다. 크로스 핀의 칸막이 부위에 약 1.05mm의 심도있는 지그자그 균열이 나타났습니다.더 큰 크기와 샘플 표면에 혼합된 MnS 스트립 (그림 3~4 참조). 4%의 질산 에탄올 용액의 부피 분자를 사용한 후, 표면 탄화층의 깊이는 약 1.46mm였습니다. 샘플의 표면 조직은 순서대로있었습니다.탄압 마르텐사이트 + 작은 양의 플렉스턴사이트 (깊이 0).45mm) (그림 5 참조), 소화 된 마르텐사이트 + 작은 양의 플렉스턴사이트 (심 0.55mm) (그림 6 참조) 및 베시트 + 마르텐사이트 (심 0.55mm) (그림 7 참조).매트릭스 조직은 마르텐시트 + 베시트 + 페리트 (그림 8 참조).

1.4 딱딱성 검사

핀 샘플의 가로 절단의 경화 시험은 비 탄화층의 록웰 경도가 비교적 균일하며 그 값은 28.1 ~ 31.2HRC입니다.모든 가로 절단과 매트릭스 조직은 상당히 균일했습니다.

강도 검사는 금속학적 표본에 수행되었으며 그 결과는 그림 9에 나타납니다. 그림 9에서 볼 수 있듯이,표본의 경도는 먼저 얇고 깊은 곳에서 증가하고 그 다음 감소합니다., 표면에서 0.55mm에서 최대 값에 도달, 729 HV에서, 그리고 그 난도는 점차 감소하고 안정화 경향이 있습니다.단단함의 변화는 표면층의 미세 조직의 변화와 일치합니다., 그리고 표면 층에서 마르텐시트 조직의 약한 진압은 불충분한 완화로 인해 발생할 수 있습니다.

1.5 스캔 전자 현미경 (SEM) 분석

크로스 핀 골절의 균열 원천 부위의 SEM 형태는 그림 10에서 나타납니다.더 불규칙한 피로 스트립 작은 비행기 또는 작은 덩어리, 그리고 작은 평면은 매끄럽습니다. 피로 균열의 확장으로, 스트립 간격은 작아지고 스트립과 작은 틈의 부당한 정도가 심화됩니다. (그림 11 참조).그림 12는 크로스 핀 즉각적인 깨기 영역의 SEM 형태를 보여줍니다, 파열의 형태학적 특성을 가지고, 그리고 가로 핀은 전체로 빠르게 깨집니다.

거시적인 형태에서, 다중 출처 피로 골절. 크로스 핀은 주로 사용 중에 구부러지고 번갈아 스트레스의 영향에 노출됩니다. 번갈아 스트레스의 작용 하에,가장 큰 부하를 지탱하는 샴퍼 부위, 그리고 물질은 황화물과 매트릭스 사이의 인터페이스에서 균열되어 마이크로 래크 소스를 형성합니다.

2 포괄적 분석

높은 강도와 경화, 조직에 큰 스트레스와 간격 민감성, 나쁜 조직은 소화 후 불충분한 완화로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서크로스 핀 골절의 주요 원인은 내부에 비교적 큰 크기의 MnS 포함의 존재와 표면 층에 잘 마른 마르텐시트 조직의 존재입니다.샴퍼 사이트에서 생성 된 소량의 스트레스는 샴퍼 근처의 큰 크기의 MnS 포함과 강철 매트릭스 사이의 구멍을 형성합니다. 스트레스 아래,표면에 단단한 마르테나이트 조직은 미세 균열의 형성을 가속화합니다.균열 확장 단계에서 피로 스트립의 간격이 작고 스트립이 불규칙하므로 균열 확장 속도가 느린 것을 나타냅니다. 균열이 특정 크기로 확장되면소재 베어링 영역은 수축하고 스트레스에 견딜 수 없습니다, 균열의 급속한 확장으로 이어지고, 전체적으로 횡단 핀의 골절을 초래합니다.

3결론과 제안

크로스 핀의 골절 형태는 다중 근원 피로 골절입니다.표면 층의 소화 마르텐시트 조직과 물질의 큰 크기 및 스트립 MnS 포함은 마이크로 균열의 생성을위한 조건을 만듭니다., 이것은 물질의 약한 조직에 균열을 만듭니다.용해 된 철강의 청결성을 향상시키고 철강에 큰 크기의 포함을 줄이고 나쁜 미세 조직을 피하기 위해 열 처리 프로세스를 개선하는 것이 좋습니다..