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厚壁不锈钢管金相试样的截取和磨制
选取试样,是金相检验中关键的一环,试样必须包括该厚壁不锈钢管破损的主要部位。如果厚壁不锈钢管的破损面很大,截取试样至少也要包括有代表性的部位。为便于磨制加工,而试样体积又以小为好。
例某厂从国外进口一批2.8毫米“08 F”热轧深冲压厚壁钢管30支,共150吨。厚壁不锈钢管在冲压零件时,其表面产生桔皮或开裂。曾两次抽中三包厚壁管进行晶粒度检验,发现厚壁钢管断面边部晶粒度除少数较细外;大多数为2~3级,最粗晶粒度达1级,不符合供货技术条件要求。
为了对索赔交涉提供充分的技术依据,如何正确截取金相试样是一个关键。据调查厚壁不锈钢管表面质量欠佳,有(热)划痕。那么,这划痕与粗晶之间有无内在关系?经过多次试验,终于得出结论:在一定变形程度下,晶粒的方向性趋向一致,再度加热时则很容易发生晶粒相互溶解而形成粗大晶粒度。热轧的过程本身也就是变形和再结晶两个过程的综合(因划痕处正处于晶粒长大的临界变形处)。故粗晶与钢板表面的(热)划痕之间有着密功的伴生关系。如垂直划痕部位取样后,一半用砂纸磨光其外表面,用10%过硫酸铵水溶液腐蚀后,与另一半样品进行比较,即可发现,凡是厚壁不锈钢管表面有划痕的部位都会出现粗晶带(图1-8);观察粗晶带断面其边部均为粗大晶粒(图1-9)。
事后,我外贸部向对方提出索赔要求,而对方派专家来华查看实物后速行金相检验,并要求在30支厚壁钢管中均取样检套。结果只看了在10包中l7支厚壁不锈钢管上取下的34块试样,均为粗晶,对方人员只好承认“该批厚壁不锈钢管表面出现粗晶,深度达0.3~0.4毫米,不符合标准规定,同意此批钢板贬值处理”。以上一例充分说明试样截取部位和方法的重要性。
例拖拉机的前梁在使用中断裂,断口如图l-10所示。从图中可以看出断口处有一块生锈黄斑,起着疲劳核心的作用(图1-10中箭头1所指处);其他区域为逐渐破坏的疲劳断口(图1-10中箭头2所指处)和承受不了载荷而瞬时断裂的断口(图1-10中箭头3所指处)。那么,最关键的地方应该检查疲劳核心黄斑处。对断口作了分析,只要将断口黄斑处切下(如图1-10中示意)即可。
磨制试样时,要根据试样断口的具体情况而定。在磨制这个试样时,不能从疲劳核心的正面磨制,而应该从疲劳核心的侧面(纵向)方向磨制。试样检查结果,疲劳核心处有脱碳层存在,如图1-11所示。图1-11是在磨去前梁表面脱碳层后所摄,前梁是45钢锻造后经正火处理。如果厚壁不锈钢管磨面从疲劳核心正面磨制,那么,在砂轮机上平整磨面时,易将疲劳核心处的脱碳层磨掉。
但象图4-86升举轴的疲劳断口,试样磨面是从断口的正面磨制,在疲劳核心处发现有一条断续的淬火裂纹(图4-87)。若我们从断口的纵向方向逐层磨制观察,甚至把疲劳核心(即有淬火裂纹处)全部磨去为止,始终只发现一条很短(1~2毫米)的裂纹口,根本无法识别是否是淬火裂纹。所以,磨制试样必须根据不同情况,作具体分析,做到有的放矢。这里所举两个实例,同样是疲劳断口,但磨制方向却不一样,否则给分析带来困难或得出错误的结论。此外,在废品分析时,如有必要,可在厚壁不锈钢管的未损坏部分取样检查,以资比较。
例 曾有一根在使用中断裂的摇臂轴(全长411毫米,直径16毫米,内孔8毫米)进行金相检查,发现摇臂轴的两头和中间的渗碳层质量差异很大(图1-12 a、b、c)。这种情况,对金相检验工作者来讲,在解决实际生产中的质量问题时,是有现实意义的。
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