1、情況簡介
某
圓錐破碎機主軸在水淬后等待回火時(約3h)突然裂成4塊，其中1塊竟飛出3m之遠。現場調查得知，該主軸材質為45鋼，約有660kg，最大直徑為∮300mm左右。
2、理化檢驗
2.1斷口檢驗
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，是主裂紋在擴展過程中遇到薄弱處而衍生出的次裂紋。所有斷面均呈現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展非常迅速，各碎片的斷口幾乎是同時形成的。
2.2化學成分
對爆裂主軸取樣進行化學成分分析，結果（質量分數）見表l。主軸的化學成分符合標準要求。
2.3低倍檢驗
經低倍試驗，材料中有較嚴重的樹枝狀組織。樹枝狀晶體十分發達，近中心部分幾乎都是由長達20mm左右的樹枝晶組成，并于樹枝晶間發現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狀分布的淬火微裂紋，表明淬水時冷卻速度過大。
在低倍切片上還發現一長約70mm的內裂紋。該裂紋由兩種不同的裂紋組合而成，根據裂紋形態和高倍觀察，一部分裂紋呈鋸齒狀兩側無脫碳，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結而開裂；另一部分裂紋呈多條直指圓周邊緣形態，裂紋兩側亦無脫碳并呈穿晶狀態，為較典型的淬火裂紋
2.4高倍檢驗
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，相應于樹枝晶的枝干處有呈帶狀分布的魏氏組織帶。
為進一步了解該主軸原始材料的情況，對原材料進行了低、高倍檢驗。其中高倍試樣沿軸半徑從表面、1/2R和心部各取1個試樣進行金相檢驗。
低倍試驗的結果與前述2.3節的結果基本相同，發現大量的粗大樹枝晶組織。高倍試驗結果見表2。
3、分析
(l)該主軸斷裂面較平坦，無明顯塑性變形，原裂紋形態挺直，顯示出典型的淬火脆性斷裂特征。
(2)開裂時的爆發力很大，表明淬火后主軸內產生了巨大的熱應力。
(3)斷口面無宏觀冶金缺陷，低倍試驗切片上雖發現了較嚴重的鍛造裂紋，并在淬火時有一定的擴展。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現原材料存在一些較嚴重的粗大樹枝晶等缺陷，這表明原材料的鍛造質量差，未能有效地改善原材料中的鑄造缺陷，為裂紋產生和迅速擴展提供了條件。
4、結論
綜上分析，①該主軸淬火效果較好，但同時也產生了巨大的應力，隨著溫度的降低，主軸的內部由壓應力轉變為拉應力，并逐漸增大和集中，由于未能及時回火，應力不能緩解，導致裂紋的產生造成爆裂。②原材料鍛造質量未達到要求，而使軸內部存在一些缺陷，這也是爆裂的另一原因。
5、改進措施
嚴格執行熱處理工藝制度，大直徑主軸在淬火后應及時回火。加強對原材料采購的質量控制，采用優質鍛件作為主軸的原始材料。
相關礦山機械設備：
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