30Cr1Mo1V轉子失效分析及預防措施

30Cr1Mo1V轉子經(jīng)精加工后，在軸頸外周表面沿軸向分布較為密集的條帶狀缺陷，與基體比較，顏色呈暗灰色，與基體形成明顯反差。通過金相檢驗、掃描電鏡及能譜分析對該缺陷進行檢測，以找出引起缺陷的原因，避免該缺陷再次發(fā)生，提高產(chǎn)品質量。

為了研究30Cr1Mo1V轉子失效的原因，在轉子軸頸表面進行取樣。制備金相試樣，經(jīng)拋光腐蝕后，在宏觀狀態(tài)下觀察，發(fā)現(xiàn)試樣有白亮帶耐腐蝕區(qū)域形成，與基體形成鮮明的對比。

用光學顯微鏡進一步放大觀察可以發(fā)現(xiàn)耐蝕區(qū)與正常區(qū)的組織明顯不同。正常區(qū)域為貝氏體回火組織，耐蝕區(qū)組織致密，晶粒細小，顯微組織為細片狀珠光體。耐蝕區(qū)在高倍數(shù)下觀察，發(fā)現(xiàn)有密集的白色顆粒物均勻地分布，對白色顆粒物進行成分分析可知，白色顆粒物主要為Mo、Fe、C、Si、V、Cr。由于Mo、V、Cr為強碳化物形成元素，而Si為非碳化物元素，所以可以判定，此白色顆粒物是以Mo、Fe為主的金屬間化合物，直徑在1～3μm之間。

通過以上觀察可知，試樣耐腐蝕區(qū)是由成分偏析造成的。在偏析區(qū)內(nèi)，合金元素含量明顯比正常區(qū)的高，尤其鉬的偏析更加嚴重。這種偏析現(xiàn)象已延伸到內(nèi)部，并且有加重的趨勢，心部個別區(qū)域出現(xiàn)未充分熔解的鉬鐵合金塊，可以說明這一點。在熱處理過程中，金屬元素阻礙了晶粒的長大，導致出現(xiàn)細小的晶粒。

分析成分偏析在工件內(nèi)部的延續(xù)性，即檢驗其內(nèi)部是否也存在這樣的帶狀偏析。在工件心部取樣進行斷口檢驗，在斷面上發(fā)現(xiàn)數(shù)條沿縱向平行分布的灰白色帶狀區(qū)域，其最大長度為12mm，在該區(qū)的斷裂源有明顯的條帶狀及塊狀物缺陷。

從斷裂方式分析，偏析區(qū)為準解理，呈碎片狀；正常區(qū)為解理，呈“河流花樣”特征形貌。由于合金成分可提高工件的韌性，所以偏析區(qū)比正常區(qū)的韌性好，以致二者的斷裂方式存在差異。同時，根據(jù)斷口的形貌大致可以看出，偏析區(qū)的晶粒比正常區(qū)的細小。

分析研究表明，鋼的偏析程度與錠型、鋼種、冶煉質量及澆注條件有關，合金元素、雜質及氣體含量均會加重偏析程度。建議采取以下措施控制偏析：

（1）加大澆注過程中鑄坯的冷卻速度，加快冷卻速度可抑制溶質元素凝固時的析出，同時也可細化晶粒。

（2）調(diào)整合金元素含量，在成分允許的范圍內(nèi)減少合金元素濃度可減少凝固時的偏析。