17CrNiMo6钢高速轴裂纹断轴分析及防止措施

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1、17CrNiMo6钢高速轴裂纹断轴分析及防止措施针对17CrNiMo6钢高速轴出现裂纹断轴问题，分析了产生裂纹断轴的原因，并提出了预防措施。2月18日，恒晋煤业采煤事业部安装的SSJ-1000型皮带机，其配套减速机是英国波顿（BOTON）生产的，高速轴材质为17CrNiMo6钢，在使用过程中发生裂纹断轴事故。随后我矿组织相关科室人员，会同减速机厂方技术人员对此次事故进行了全面细致的分析。对轴裂纹产生的原因分析从加工角度分析产生裂纹的原因主要是渗层在冷却过程中产生不均匀相变造成的。渗层中存在大块渗碳体和连续的网状碳化物，渗层的金相组织为三层，最外层为下贝氏体和网状碳化物；中层为淬火马氏体、下贝氏

2、体和网状碳化物；第三层为下贝氏体加铁素体，由表及里的硬度检查见下表。检查部位渗碳层母材外表层中间层过渡层硬度（HL）420.433.458513.501.479492.479.414318.337.307相变受下述因素影响：1.1温度的影响由于碳在铁素体中的溶解度较小（最高约为0.025%），而在奥氏体状态下，渗碳温度越高，碳在其中的扩散系数越大，既渗碳速度越大。但温度不宜过高，否则渗碳设备使用寿命显著下降或损坏，而且温度过高时间过长会造成渗层组织粗大，碳化物级别超差等缺陷。通常生产实际中采用900、930渗碳。1.2碳浓度的影响缓冷裂纹与渗碳时的碳势有关。在渗碳初期，由于工件表面穷碳，接受活

3、性碳原子的能力很强，渗碳速度较快，此时炉内碳势较低，需要向炉内通过大量的渗剂，以维持炉内的碳势，具体还与装炉量有关，此时如果不能及时补充渗剂，可能造成渗碳时间过长，碳浓度分布曲线下凹等缺陷，但也不能过强，否则可能出现大量网状碳化物而无法消除。当工件表面含碳量不断升高，碳势不断建立的情况下，应逐步减少渗剂的加入，渗碳进入扩散阶段，如果此时仍保持大剂量的渗剂，就要形成表面网状碳化物，使渗层的强度下降，脆性增加，尤其是抗拉强度的下降，对防止出现缓冷裂纹相当不利。1.3渗碳时间的影响当渗碳温度、碳势确定以后，渗碳时间主要取决于有效硬化层深度，渗碳时间越长，硬化层越深，反之越浅。对于17NiCrMo6钢

4、硬化层在10-15mu;m的工件，如果扩散期控制不好，时间过短，有可能造成渗层碳浓度分布曲线过陡，在以后的缓冷过程中，形成缓冷裂纹。1.4缓冷速度的影响缓冷一般是在冷却井中进行的，其冷却速度应比空冷更加缓慢，以便尽可能得到较平衡的组织。如果由于某种原因，使缓冷速度相当于空冷速度，结果就要出现缓冷裂纹。分析结果也表明，当渗碳层表面的含碳量达到共析成分以上时，渗层的淬透性不完全相同，在特定的缓冷速度下，发生不均匀相变，中间层的马氏体比容较大，使表面受拉应力，由于表层有恶化，承受不了大的拉力而开裂。从安装与使用的角度原因分析2.1安装误差的影响把断轴更换后，通过现场操平、找正，原来与规定要求的偏差：

5、见下表1。分别比规定的多：0.2mdash;1.2mm；0mm；1deg;mdash;2deg;。由于严重不同心及角度位移存在，使得轴长期在不良的状态中运行，加之轴上还有一制动轮，由于高速旋转产生离心力，使得应力集中到一点，时间长了就发生裂纹断轴事故。表1mdash;减速机与电动两联轴器的误差表（梅花形）许用轴向位移（mm）许用经向位移（mm）许用角度位移（deg;）2.0mdash;5.00.8mdash;1.81.0mdash;2.0实际轴向位移（mm）实际经向位移（mm）实际角度位移（deg;）2232.2检查、操作不当的影响该部皮带机是双电机驱动，且安装有电液推杆制动闸，若两制动闸不同

6、步，或者有一个制动闸不运行或运行不正常时，当皮带机启动时，一个制动闸打开，而另一个还没有打开或打不开，那么打开的那个高速轴就会很容易产生扭轴裂纹，发生断轴事故。防止措施3.1防止缓冷裂纹措施通过上述分析可知，产生缓冷裂纹的条件一是渗层中存在着大量的块状及网状碳化物，使之性能恶化；二是渗层中发生不均匀相变。预防措施是：首先要避免渗层中产生大量网状碳化物。对于17CrNiMo6这种含Cr、Mo强碳化物形成元素的钢，渗碳时碳势不能过高，尤其是到了扩散期，一定要把碳势降到0.9%C左右，并保持一定的时间，防止产生碳化物。另外，要避免中间层产生马氏体。缓冷效果比较好时，一般组织比较平衡，没有不均匀相变，但由于冷却井内比较潮湿，水分较大，使冷却速度提高而产生裂纹。如果冬天环境温度比较低，工件装炉量少，虽然是在冷却井中，冷却速度仍很快，也容易产生缓冷裂纹。3.2防止安装及操作措施3.2.1安装时严格按照安装要求进行操平找正工作，使误差在规定的范围内。3.2.2调整好两个制动闸使之同步运行。综上所述，要消除轴的缺陷，就必须针对这几种现象采取相应的措施，从而保证设备的正常运转。