O pincelete é um componente importante do eixo universal do motor de combustão interna da locomotiva.O material do pin cruzado é de aço ligado 20CrMnTi de alta qualidade., e o processo de tratamento térmico é o tratamento de carburizante e de apagamento.Os pesquisadores usaram uma série de testes físicos e químicos para analisar as causas da fratura para evitar que tais problemas voltassem a ocorrer.

1 Ensaios físicos e químicos

1.1 Observação em macroescala

A cruz quebrada é limpa por ultra-som, e a morfologia macroscópica da fratura é mostrada na Figura 1.existem duas fontes principais de rachaduras e duas fontes secundárias de rachaduras (ver área A na figura 1)Há várias rachaduras inconsistentes na camada do alfinete cruzado.que se estendem desde a plataforma do chamfer até à zona de transição do arco do chamfer (ver figura 2)O acórdão de 4 de Julho de 1998 (C-280/98) e o acórdão do Tribunal de Primeira Instância (C-280/98)As duas fissuras principais expandem-se de ambos os lados para o centro (ver área b na figura 1).Observações mais aprofundadas mostram que a principal área de origem da fissura na parte superior da Figura 1 é relativamente clara.e a taxa de expansão principal rachadura na parte superior é mais rápido do que na parte inferiorA área c da Figura 1 é a área de fratura transitória.De acordo com o acórdão preliminar sobre o percurso de extensão da fenda, a fonte de fratura do pin cruzado aparece no local da camada, e o modo de fratura é a fratura por fadiga de várias fontes.

1.2 Análise da composição química

A análise da composição química das amostras cruzadas foi efectuada com um espectrómetro de leitura directa e os resultados são apresentados no quadro 1.a sua composição química cumpre os requisitos da norma GB / T 3077- -2015Aço estrutural de liga.

1.3 Ensaio metalográfico

A amostra de fase dourada foi colhida no local da fratura e colocada sob um microscópio óptico para observação, mostrando uma rachadura em ziguezague com uma profundidade de cerca de 1,05 mm na área da camada do pin cruzado,e maior dimensão e faixa de MnS misturada na superfície da amostra (ver figura 3~4)Após a utilização da fracção volumétrica da solução de etanol de nitrato a 4%, a profundidade da camada de carburizamento superficial foi de cerca de 1,46 mm. O tecido superficial da amostra estava em ordem:Martensita de temperar + uma pequena quantidade de flextensita (profundidade 0.45 mm) (ver Figura 5), martensita apagada + uma pequena quantidade de flextensita (profundidade 0,55 mm) (ver Figura 6) e bessita + martensita (profundidade 0,55 mm) (ver Figura 7).O tecido matriz é martensita + besita + ferrita (ver Figura 8).

1.4 Ensaio de dureza

O ensaio de dureza da secção transversal da amostra de alfinete mostra que a dureza de Rockwell da camada não carbonizada é relativamente uniforme e seu valor é de 28,1 ~ 31,2 HRC.Toda a secção transversal e o tecido da matriz eram bastante homogêneos.

O ensaio de dureza foi efectuado sobre as amostras metalográficas e os resultados são apresentados na Figura 9.A dureza da amostra de pouco profundo para profundo aumenta primeiro e depois diminui, atingindo o valor máximo a 0,55 mm da superfície, a 729 HV, e então a dureza diminui gradualmente e tende a estabilizar-se.A alteração da dureza corresponde a alterações na microorganização da camada superficial, e o fraco apagamento da organização martensítica na camada superficial pode resultar de um temperamento inadequado.

1.5 Análise por microscópio eletrónico de varredura (SEM)

A morfologia SEM da área da fonte de rachadura da fratura de pin cross é mostrada na Figura 10.existem tiras de fadiga mais irregulares pequeno plano ou pequenos poçosCom a expansão das rachaduras de fadiga, o espaçamento das faixas torna-se menor e o grau de injustiça das faixas e dos pequenos poços se intensifica (ver figura 11).A figura 12 mostra a morfologia SEM da área de ruptura instantânea do pin transversal, com as características morfológicas da ruptura, e o alfinete cruzado quebra rapidamente como um todo.

A partir da morfologia macroscópica, a fratura de fadiga de várias fontes.o local do chamfer suporta a maior carga, e o material se rachou na interface entre o sulfeto e a matriz, formando uma fonte de microcrack.

2 Análise abrangente

Com grande resistência e dureza, grande tensão no tecido e sensibilidade à lacuna, o tecido mau pode ser causado por um temperamento insuficiente após o apagamento.A principal causa de fratura de pinos cruzados é a presença de inclusões de MnS de tamanho relativamente grande no interior e a presença de tecido martensítico mal apagado na camada superficialA pequena quantidade de tensão gerada pelo local da camada formará o buraco entre a grande inclusão de MnS perto da camada e a matriz de aço.A organização de martenita endurecida na superfície acelera a formação de microcrack fonteNo estágio de expansão da rachadura, o espaçamento da tira de fadiga é pequeno e a tira é irregular, o que indica que a taxa de expansão da rachadura é lenta; quando a rachadura se expande até um certo tamanho, a faixa de fadiga é deslocada para o outro lado da faixa, o que indica que a velocidade de expansão da rachadura é lenta.a área de suporte do material encolhe e não pode suportar a tensão, levando à rápida expansão da rachadura, resultando na fractura geral do alfinete cruzado.

3Conclusões e sugestões

A forma de fratura do pin cruzado é uma fratura de fadiga de várias fontes.O tecido martensítico de amortecimento na camada de superfície e as inclusões de MnS de grande tamanho e tira no material criam as condições para a formação de micro fonte de rachadura, que forma rachaduras na fraca organização do material.Sugere-se melhorar a limpeza do aço fundido e melhorar o processo de tratamento térmico para reduzir inclusões de grande porte no aço e evitar microtissos ruins.