1、情況簡介
    某圓錐破碎機(jī)主軸在水淬后等待回火時(shí)(約3h)突然裂成4塊，其中1塊竟飛出3m之遠(yuǎn)。現(xiàn)場調(diào)查得知，該主軸材質(zhì)為45鋼，約有660kg，最大直徑為∮300mm左右。
2、理化檢驗(yàn)
2.1斷口檢驗(yàn)
    從該主軸爆裂后4塊碎片的斷口形貌及其開裂走向上分析，主斷裂面是沿主軸中心孔縱向延伸至中心孔根部后橫向斷開，其余斷面與軸向約成45°角并與主斷面相連接，是主裂紋在擴(kuò)展過程中遇到薄弱處而衍生出的次裂紋。所有斷面均呈現(xiàn)出十分明顯的粗晶脆性斷口特征，斷口整體較平坦，因此可以判斷裂紋擴(kuò)展非常迅速，各碎片的斷口幾乎是同時(shí)形成的。
2.2化學(xué)成分
    對(duì)爆裂主軸取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）見表l。主軸的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.3低倍檢驗(yàn)
經(jīng)低倍試驗(yàn)，材料中有較嚴(yán)重的樹枝狀組織。樹枝狀晶體十分發(fā)達(dá)，近中心部分幾乎都是由長達(dá)20mm左右的樹枝晶組成，并于樹枝晶間發(fā)現(xiàn)多條呈鋸齒狀的微裂紋和較多的疏松孔洞。在切片邊緣即主軸表面有十分明顯的淬硬層，測得淬硬層深度>12mm。在淬硬層中有大量呈網(wǎng)狀分布的淬火微裂紋，表明淬水時(shí)冷卻速度過大。
    在低倍切片上還發(fā)現(xiàn)一長約70mm的內(nèi)裂紋。該裂紋由兩種不同的裂紋組合而成，根據(jù)裂紋形態(tài)和高倍觀察，一部分裂紋呈鋸齒狀兩側(cè)無脫碳，并沿原粗大樹枝晶間分布，為淬火前已存在的鍛造裂紋，由原始疏松孔洞受鍛造力的作用，沿粗大的樹枝晶界位向聯(lián)結(jié)而開裂；另一部分裂紋呈多條直指圓周邊緣形態(tài)，裂紋兩側(cè)亦無脫碳并呈穿晶狀態(tài)，為較典型的淬火裂紋
2.4高倍檢驗(yàn)
    在低倍切片l/2R處截取高倍試樣（未淬透處），其顯微組織為細(xì)片狀珠光體十碎塊狀鐵素體，由于粗大樹枝晶所形成的成分偏析，在淬火組織中造成了明顯的組織遺傳，相應(yīng)于樹枝晶的枝干處有呈帶狀分布的魏氏組織帶。
    為進(jìn)一步了解該主軸原始材料的情況，對(duì)原材料進(jìn)行了低、高倍檢驗(yàn)。其中高倍試樣沿軸半徑從表面、1/2R和心部各取1個(gè)試樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)。
    低倍試驗(yàn)的結(jié)果與前述2.3節(jié)的結(jié)果基本相同，發(fā)現(xiàn)大量的粗大樹枝晶組織。高倍試驗(yàn)結(jié)果見表2。
3、分析
    (l)該主軸斷裂面較平坦，無明顯塑性變形，原裂紋形態(tài)挺直，顯示出典型的淬火脆性斷裂特征。
    (2)開裂時(shí)的爆發(fā)力很大，表明淬火后主軸內(nèi)產(chǎn)生了巨大的熱應(yīng)力。
    (3)斷口面無宏觀冶金缺陷，低倍試驗(yàn)切片上雖發(fā)現(xiàn)了較嚴(yán)重的鍛造裂紋，并在淬火時(shí)有一定的擴(kuò)展。在分析過程中，曾把該缺陷判為主軸爆裂的主要原因，但這一缺陷并未暴露在斷口上，即未能成為裂紋源，從而表明原材料的缺陷不是主軸爆裂的主要原因。
    C4)在低倍和顯微組織分析中發(fā)現(xiàn)原材料存在一些較嚴(yán)重的粗大樹枝晶等缺陷，這表明原材料的鍛造質(zhì)量差，未能有效地改善原材料中的鑄造缺陷，為裂紋產(chǎn)生和迅速擴(kuò)展提供了條件。
4、結(jié)論
    綜上分析，①該主軸淬火效果較好，但同時(shí)也產(chǎn)生了巨大的應(yīng)力，隨著溫度的降低，主軸的內(nèi)部由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，并逐漸增大和集中，由于未能及時(shí)回火，應(yīng)力不能緩解，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生造成爆裂。②原材料鍛造質(zhì)量未達(dá)到要求，而使軸內(nèi)部存在一些缺陷，這也是爆裂的另一原因。
5、改進(jìn)措施
    嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝制度，大直徑主軸在淬火后應(yīng)及時(shí)回火。加強(qiáng)對(duì)原材料采購的質(zhì)量控制，采用優(yōu)質(zhì)鍛件作為主軸的原始材料。


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