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44FAILURE&ANALYSISHotWorkingTechnology2002No.1

喷丸强化用高铬铸铁抛丸机叶片失效分析

李曼萍1,钱士强1,童建华1,金言宜1,欧阳大伟2,李坚1
(上海工程技术大学材料工程学院,上海200336;2.中国弹簧厂,上海201901)

摘要:对从美国进口的2WöA抛丸机所用的四种高铬铸铁叶片进行了失效分析。结果表明:叶片因冲蚀磨损而
失效;基体材料主要是由于变形反复挤压后断裂流失,而碳化物主要是由于裂纹萌生扩展后断裂流失;进口叶片性能优
良的主要原因是:①碳化物垂直磨面定向排列,②基体硬度高,③碳化物尺寸较大,④没有一次碳化物。
关键词:叶片;高铬铸铁;抛丸机;喷丸强化
中图分类号:TG143.9文献标识码:A文章编号:100123814(2002)0120044203
TheFailure-analysesofShot-BlasterBladersofHigh-chromiumCastIron
UsedforControlledShot-peening
LIMan2ping1,QIANShi2qiang1,TONGJian2hua1,JINYan2yi1,OUYANGDa2wei2,LIJian1
(1.ShanghaiUniversityofEngineeringScience;2.ChinaSpringFactory)
Abstract:Thispaperinvestigatesthefailureoffourkindsofbladeswhicharemadefromhigh2chromium2cast2iron
andareusedin2WöAshot2blastermadeinU.S.A..Theresultsshowedthatrepeateddeformationandextrusioncause
matrixmaterialsbreakdownandcracksinitiationandpropagationcausecarbidesrapture,andthatthecarbidesrapture
owingtocrackinitiationandpropagation.Importbladeshavegoodanti2wearpropertybecauseof1)mostcarbides
perpendiculartowearface,2)highmatrixhardness,3)largecarbidesize,and4)noprimarycarbidephase.
Keywords:blade;high2chromiumcastiron;shot2blaster;shot2peening

a中国弹簧厂进口美国WHEELABRATOR公司制600HV。典型的失效叶片见图1,取样后沿着与磨面成
造的2WöA抛丸机用于弹簧的表面喷丸强化,可使弹90°角制备金相观察面,分别进行化学成分分析、金相
簧表面形成压应力而显著提高其疲劳寿命。由于弹簧组织观察、显微硬度测定、磨损面宏观分析及扫描电镜
表面喷丸强化时要求弹丸的抛射数量大、速度高、路径显微观察和能谱成分分析等工作。本文所分析的四种
直,故抛丸机的工作强度远远超过应用于铸件清砂、钢叶片均为高铬铸铁,服役条件完全相同,其化学成分及
板除锈等场合,对叶片的要求也远比这些场合高。一般使用寿命见表1。
的国产叶片寿命远低于进口叶片且弹簧强化效果差。表1四种叶片的化学成分(质量分数,%)及使用寿命(h)

分析抛丸机叶片的失效机理,探寻材料流失机制,就显CCrMoCuFe使用寿命
得更加重要了。本文选用了进口、国产及我校试制两批A3.1316.211.430余量200～210
B3.5620.8600余量80～90
共四种抛丸机叶片进行失效分析以探讨失效
2WöA,C3.7515.301.300.85余量80～90
原因,提高叶片的使用寿命,并改善弹簧强化效果。D3.2317.941.331.16余量170～180
注为进口叶片为一般国产叶片为我校试制的第一批叶
实验方法与结果:A;B;C
1片;D为我校试制的第二批叶片
美国2WöA抛丸机的叶轮直径340mm,叶轮转1.1磨损表面宏观观察结果
速2240römin,电机功率22kW,抛丸量272kgömin。从图1可见,失效叶片的磨损表面有两个区域,弹
弹丸材料是碳钢钢丝切块而成,直径0.8mm,硬度丸的进口端为冲击区(此区域大约占据整个叶片的1ö
4左右),其余为弹丸进入叶片滑动前进的区域,为磨
削区。冲击区与磨削区的交界线成抛物线或尖角形状。
在磨削区的末端叶片变薄,有些叶片如B、C叶片在出
口端附近出现坑,部分甚至成洞。在叶片整个磨损面上
磨削区要比冲击区磨损严重