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飛機(jī)綜合掛架內(nèi)滾輪開裂

2018-07-06

李士樂、楊寶林、張秀麗等
（石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司）

　　3Cr13馬氏體不銹鋼因具有高強(qiáng)度、高硬度及良好的耐磨性能等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，由于含碳量較高，其耐蝕性相對(duì)較差，并具有一定的淬裂性。近期我廠在對(duì)某飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)性檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)左側(cè)綜合掛架內(nèi)的滾輪發(fā)生開裂。此滾輪材質(zhì)為3Cr13，使用時(shí)間累計(jì)約1300h。對(duì)此，筆者通過對(duì)滾輪進(jìn)行宏微觀觀察、金相檢查等，研究分析了滾輪的開裂原因，并提出了改進(jìn)建議。

　　1.試驗(yàn)過程
　?。?）外觀檢查
　　滾輪外觀如圖1所示。滾輪表面斷口平齊，斷口周圍無明顯的機(jī)械損傷。滾輪外表面可見兩處徑向裂紋（分別標(biāo)記為a、b），裂紋已擴(kuò)展至上端面，另外表面存在多處擠壓痕跡。

圖1 滾輪宏觀形貌

　?。?）微觀斷口觀察
　　滾輪斷口的微觀形貌如圖2所示。斷口可分為兩個(gè)區(qū)域：沿晶斷裂區(qū)及準(zhǔn)解理斷裂區(qū)。其中，沿晶斷裂區(qū)占整個(gè)斷口面積60%～70%，其余為準(zhǔn)解理斷裂區(qū)。整個(gè)斷面較為平坦，無明顯的源區(qū)及機(jī)械損傷痕跡，亦無腐蝕跡象。斷口上可見明顯的沿晶區(qū)和準(zhǔn)解理區(qū)分界線，準(zhǔn)解理斷裂區(qū)上存在始于沿晶/準(zhǔn)解理交界處的擴(kuò)展棱線。

圖2 滾輪斷口微觀形貌

　?。?）體式及金相檢查
　　對(duì)滾輪上端面進(jìn)行拋光浸蝕后，在體式顯微鏡下對(duì)滾軸裂紋進(jìn)行觀察，見圖3。滾輪端面上除已知的a、b裂紋外，還存在內(nèi)部裂紋c以及已擴(kuò)展至表面的較小裂紋。4條裂紋特征相似：裂紋形貌曲折，裂紋中間存在斷裂的小顆粒。在200倍金相顯微鏡下對(duì)b裂紋放大后觀察，可以發(fā)現(xiàn)裂紋呈鋸齒狀延伸，無脫碳現(xiàn)象，斷面呈沿晶特征，見圖3d；滾輪基體組織為回火馬氏體。

圖3 滾軸裂紋體式、金相形貌

　　（4）硬度檢查在滾輪端面測(cè)試其洛氏硬度值為45.6HRC。按照GB/T1172—1999《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值》換算成強(qiáng)度值約為1440MPa；符合工藝δb=1375±100MPa的要求，但已接近上限。

　　2.分析與討論
　　滾輪在掛架內(nèi)的作用為：安裝于滾輪軸上，通過自身的轉(zhuǎn)動(dòng)使釋放搖臂與轉(zhuǎn)接搖臂之間由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。整體來看，滾軸只承受滾動(dòng)擠壓，無拉應(yīng)力，亦無高溫、腐蝕等環(huán)境，因此可排除應(yīng)力腐蝕的可能性。釋放搖臂上有一處尖角，可導(dǎo)致滾輪表面產(chǎn)生壓痕；釋放搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)沖擊性動(dòng)作，因而滾輪承受的擠壓應(yīng)力也為沖擊應(yīng)力。

　　斷口分析表明，整個(gè)斷口由沿晶區(qū)及準(zhǔn)解理區(qū)組成。準(zhǔn)解理區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展棱線發(fā)源于沿晶/準(zhǔn)解理區(qū)的交界處，這說明沿晶區(qū)先于準(zhǔn)解理區(qū)產(chǎn)生，而后沿晶裂紋尖端逐漸擴(kuò)展形成準(zhǔn)解理斷口，Z終斷裂。結(jié)合已經(jīng)存在的多條表面及內(nèi)部沿晶裂紋，可以斷定沿晶裂紋應(yīng)為制造過程中產(chǎn)生，即淬火裂紋；準(zhǔn)解理裂紋為使用過程中裂紋繼續(xù)擴(kuò)展形成。3Cr13作為馬氏體不銹鋼，通常熱處理工藝為淬火+回火；由于碳和鉻含量較高，因而具有較大的淬裂性，對(duì)固溶溫度、淬火液等熱處理工藝具有嚴(yán)格要求；若生產(chǎn)操作控制不當(dāng)，極易產(chǎn)生淬火裂紋。

　　3.結(jié)論與建議
　?。?）滾輪開裂是由于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了沿晶淬火裂紋，裂紋在使用過程中逐漸擴(kuò)展形成。

　?。?）建議檢查此滾輪的實(shí)際生產(chǎn)工藝，排查導(dǎo)致淬火裂紋的因素。

來源：《金屬加工（熱加工）》雜志