金相分析在外鎖閉裝置中的應用探討

王效毅

文章編號：2095-6835（2017）10-0159-01

摘 要：道岔轉換設備外鎖閉裝置是保證提速和重載線路運輸安全的重要技術設備。其質量決定著火車能否安全運行，而金相分析能發現本質問題，因此，外鎖閉關鍵件均進行了金相分析，有效消除了產品缺陷。

關鍵詞：外鎖閉裝置；金相分析；鎖閉鐵；鎖閉桿

中圖分類號：TG115.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.159

1 外鎖閉裝置產品及其要求

外鎖閉產品主要包括鎖閉桿、鎖閉框、鎖閉鐵、鎖鉤、銷軸等。由于國家鐵路局對產品質量高度重視，外鎖產品的檢測由以前的力學和化學成分檢測轉變為了現在的三項檢測，增加了金相檢測。金相作為一類檢測項目，如果金相不合格，則產品不合格，其所涉及的外鎖產品必須進行調質處理，金相組織等級為1～4級（評定標準為GB/T 13320），調質后的晶粒度大于等于6級（評定標準為GB/T 6894）。

2 金相產品的制樣過程及其原理

2.1 制樣過程

在進行金相分析時，應根據各種檢驗標準和規定制備試樣。如果金相試樣制備不當，則可能出現假象，從而得出不符合實際的結論。制樣過程主要為：取樣→磨制→拋光→腐蝕。

試樣選取應根據研究目的，取鋼材中有代表性的部位，試樣的面積200～400 mm2，高度15～20 mm。試樣可采用手鋸、線切割和錘擊法等提取方式，無論采用哪種方法切割，均不能因變形或受熱而導致試樣組織發生變化。

磨削過程分為粗磨和細磨。粗磨一般在砂輪上進行，磨料力度的粗細對試樣表面粗糙度和磨削效率有一定的影響，應注意蘸水冷卻，防止組織變化；在細磨的手工磨光試樣中，砂紙應放在玻璃板上，依次用180#、360#、600#、1000#砂紙，每換一道砂紙，試樣應轉動90°，從而使前一道磨痕徹底去除。

拋光分為粗拋和細拋。打開拋光機選擇“轉速”→“澆水”→“噴金相拋光劑”→“拋樣品”，用力要均勻，在拋的過程中可適當加酒精（加快速度），最后用水拋干，樣品周圍擦干凈。黑色金屬拋光盤的速度為800～1 200/min為宜。根據我廠產品的特點，粗拋采用帆布、5 μm金相拋光劑，施加壓力較大；精拋采用絲絨、3.5～2.5 μm金相拋光劑。常用的拋光磨料是金剛石研磨膏，它的特點是拋光率高、拋光后質量好。拋光操作時，對試樣施加的壓力要均衡，應先重后輕。在拋光期，試樣的磨痕方向應與拋光盤轉動的方向垂直，這有利于較快地拋出磨痕。在拋光后期，需將試樣緩緩轉動，這樣有利于獲得光亮、平整的磨面，同時，能防止夾雜物及硬性的相產生曳尾現象。

我廠的外鎖件是根據制樣原則，割取有代表性部位，通常的腐蝕方法為浸入法。浸入法是將試樣用夾子夾住，浸入盛有侵蝕劑的器皿中，使磨面朝上，并使試樣全部浸入，在侵蝕過程中應搖動侵蝕劑，使磨面腐蝕均勻。整個腐蝕過程為：光亮的磨面經侵蝕逐漸失去光澤，變成銀白色或變成淡黃色，最后變為灰黑色。質量分數為4%的硝酸酒精溶液侵蝕劑適用范圍包括淬火馬氏體、珠光體、鑄鐵等，而我廠的外鎖產品主要是調質。所謂“調質”，是指淬火和高溫回火，適合硝酸酒精溶液。

2.2 金相分析原理

金相分析原理具體為對金相磨面或金相顯微組織計算，由此得出金相組織的三維空間影像，并在得出影像的基礎上構建組織與成分的定量關系。

3 金相分析的應用及結果分析

3.1 外鎖閉零件硬度不足金相分析

外鎖閉零件部分由42CrMo制成，要求其硬度范圍為280～320 HBS，但常出現硬度不足（240～260 HBS）的情況。如果測定表皮成分合格，硬度計經標準快檢驗合格，弓箭表面無氧化皮的情況下，則只能借助金相進行分析，分析硬度不足的具體原因。

如果組織中有未溶鐵素體，則證明淬火溫度低或保溫時間短，在加熱過程中沒有完全奧氏體化，奧氏體化溫度低；如果組織中有屈氏體等非馬氏體組織，則可能是淬火冷卻過慢，可以考慮冷卻介質是否合格，冷卻液數量與裝爐量是否嚴重失衡；如果組織中只有珠光體加鐵素體，則證明未調質，可能是淬火介質選用不當，淬火質量達不到要求。

此次金相分析為保證產品質量提供了依據，能根據金相組織判定質量事故的原因，并迅速給出相應的解決方法。

3.2 失效零件銷軸的金相分析

通過對直徑為30 mm的銷軸調質處理后發現，其表層組織0～4 mm為貝氏體組織，4～6 mm為貝氏體+少量珠光體， 6～12 mm為貝氏體+珠光體+鐵素體，中心區域為珠光體+鐵素體+少量貝氏體，正常組織應為回火索氏體。出現上述組織證明淬火過程中冷卻過慢，應加快冷卻速度，該分析結果為生產工藝的改善提供了參考。

4 結束語

本文主要論述了我廠外購件的要求及金相分析制樣過程、原理，以及對不合格產品的金相分析和判斷，為產品質量提高、找到質量事故的原因及優化生產工藝提供了路徑。綜上所述，金相分析對提高外鎖閉裝置產品質量、改進產品工藝、預防事故發生起到了關鍵性作用。

參考文獻

[1]王春雁，胡衛中，王冬雁，等.關于金相分析在生產中的應用探討[J].軍民兩用技術與產品，2015（04）.

〔編輯：張思楠〕