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发电机?综合分析讨论

发电机综合分析讨论

(1)带状组织的危害

金相检验结果表明,材料中存在明显的带状偏析。带状组织是指沿钢材轧制方向形成的显微组织,主要由先共析铁素体和珠光体组成。由于相邻带状组织的显微组织和性能不同,强、弱带之间必然会发生应力集中,导致力学性能整体下降,各向异性明显。在外力作用下,沿带结构容易发生分层撕裂,为材料早期失效奠定了组织基础。


(2)带状结构的起源

带状组织是低碳钢中常见的缺陷组织,其产生的原因有二:一是钢锭结晶过程中钢水的选择性结晶导致枝晶组织分布不均匀,轧制过程中粗大的枝晶拉长并逐渐符合变形方向,从而形成碳和合金元素贫化和富集带的叠加,在缓冷过程中形成以铁素体和珠光体为主的带状组织。在这种情况下,成分条带化是组织条带化的基础和前提。所以常规退火正火很难消除,只能通过高温扩散退火和正火一次或三次来改善或消除。


第二个原因是热加工工艺不当造成的带状组织。当热轧温度处于两相区时,铁素体沿金属流动以带状从奥氏体中析出,未分解的奥氏体被分成带状。当冷却到A1时,带状奥氏体转变成带状珠光体。带状组织可以通过正火或退火来改善和消除。


(3)消除带状组织的模拟实验

为了确定带状偏析的原因并消除带状偏析,我们按照常规热处理工艺对20钢进行了正火处理。处理后的金相组织(见图6)显示,支架的带状组织明显改善,说明支架带状组织的原因是热处理工艺不当,经过适当的正火处理后可以改善和消除。因此,从材料微观结构方面寻求支架断裂的内在原因及其改善措施。


(4)综合分析

从支架外部结构的设计和加工来看,支架整体形状粗糙,焊缝明显,刀痕和凹坑随处可见,说明整体加工质量不好。从图1中支架的结构和断裂位置可以看出,断裂发生在水平和垂直钢板的拐角处,这原本是结构设计中的薄弱环节。应该有一个弧形过渡区来降低应力集中,但有明显的加工步骤。这样明显的加工缺陷无疑会造成应力集中区,为裂纹的萌生和发展打开通道。


就支架的整体加工工艺而言,热轧钢板在使用前没有进行正火,也没有进行相应的理化检验试验,导致有结构缺陷的原材料直接转移到下一道加工工序。此外,支架的钢板在焊接后没有退火或正火,必然会导致焊接残余应力的存在,在一定程度上加速支架的脆性断裂过程。

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