金相分析在外锁闭装置中的应用探讨

王效毅

文章编号：2095-6835（2017）10-0159-01

摘 要：道岔轉换设备外锁闭装置是保证提速和重载线路运输安全的重要技术设备。其质量决定着火车能否安全运行，而金相分析能发现本质问题，因此，外锁闭关键件均进行了金相分析，有效消除了产品缺陷。

关键词：外锁闭装置；金相分析；锁闭铁；锁闭杆

中图分类号：TG115.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.159

1 外锁闭装置产品及其要求

外锁闭产品主要包括锁闭杆、锁闭框、锁闭铁、锁钩、销轴等。由于国家铁路局对产品质量高度重视，外锁产品的检测由以前的力学和化学成分检测转变为了现在的三项检测，增加了金相检测。金相作为一类检测项目，如果金相不合格，则产品不合格，其所涉及的外锁产品必须进行调质处理，金相组织等级为1～4级（评定标准为GB/T 13320），调质后的晶粒度大于等于6级（评定标准为GB/T 6894）。

2 金相产品的制样过程及其原理

2.1 制样过程

在进行金相分析时，应根据各种检验标准和规定制备试样。如果金相试样制备不当，则可能出现假象，从而得出不符合实际的结论。制样过程主要为：取样→磨制→抛光→腐蚀。

试样选取应根据研究目的，取钢材中有代表性的部位，试样的面积200～400 mm2，高度15～20 mm。试样可采用手锯、线切割和锤击法等提取方式，无论采用哪种方法切割，均不能因变形或受热而导致试样组织发生变化。

磨削过程分为粗磨和细磨。粗磨一般在砂轮上进行，磨料力度的粗细对试样表面粗糙度和磨削效率有一定的影响，应注意蘸水冷却，防止组织变化；在细磨的手工磨光试样中，砂纸应放在玻璃板上，依次用180#、360#、600#、1000#砂纸，每换一道砂纸，试样应转动90°，从而使前一道磨痕彻底去除。

抛光分为粗抛和细抛。打开抛光机选择“转速”→“浇水”→“喷金相抛光剂”→“抛样品”，用力要均匀，在抛的过程中可适当加酒精（加快速度），最后用水抛干，样品周围擦干净。黑色金属抛光盘的速度为800～1 200/min为宜。根据我厂产品的特点，粗抛采用帆布、5 μm金相抛光剂，施加压力较大；精抛采用丝绒、3.5～2.5 μm金相抛光剂。常用的抛光磨料是金刚石研磨膏，它的特点是抛光率高、抛光后质量好。抛光操作时，对试样施加的压力要均衡，应先重后轻。在抛光期，试样的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直，这有利于较快地抛出磨痕。在抛光后期，需将试样缓缓转动，这样有利于获得光亮、平整的磨面，同时，能防止夹杂物及硬性的相产生曳尾现象。

我厂的外锁件是根据制样原则，割取有代表性部位，通常的腐蚀方法为浸入法。浸入法是将试样用夹子夹住，浸入盛有侵蚀剂的器皿中，使磨面朝上，并使试样全部浸入，在侵蚀过程中应摇动侵蚀剂，使磨面腐蚀均匀。整个腐蚀过程为：光亮的磨面经侵蚀逐渐失去光泽，变成银白色或变成淡黄色，最后变为灰黑色。质量分数为4%的硝酸酒精溶液侵蚀剂适用范围包括淬火马氏体、珠光体、铸铁等，而我厂的外锁产品主要是调质。所谓“调质”，是指淬火和高温回火，适合硝酸酒精溶液。

2.2 金相分析原理

金相分析原理具体为对金相磨面或金相显微组织计算，由此得出金相组织的三维空间影像，并在得出影像的基础上构建组织与成分的定量关系。

3 金相分析的应用及结果分析

3.1 外锁闭零件硬度不足金相分析

外锁闭零件部分由42CrMo制成，要求其硬度范围为280～320 HBS，但常出现硬度不足（240～260 HBS）的情况。如果测定表皮成分合格，硬度计经标准快检验合格，弓箭表面无氧化皮的情况下，则只能借助金相进行分析，分析硬度不足的具体原因。

如果组织中有未溶铁素体，则证明淬火温度低或保温时间短，在加热过程中没有完全奥氏体化，奥氏体化温度低；如果组织中有屈氏体等非马氏体组织，则可能是淬火冷却过慢，可以考虑冷却介质是否合格，冷却液数量与装炉量是否严重失衡；如果组织中只有珠光体加铁素体，则证明未调质，可能是淬火介质选用不当，淬火质量达不到要求。

此次金相分析为保证产品质量提供了依据，能根据金相组织判定质量事故的原因，并迅速给出相应的解决方法。

3.2 失效零件销轴的金相分析

通过对直径为30 mm的销轴调质处理后发现，其表层组织0～4 mm为贝氏体组织，4～6 mm为贝氏体+少量珠光体， 6～12 mm为贝氏体+珠光体+铁素体，中心区域为珠光体+铁素体+少量贝氏体，正常组织应为回火索氏体。出现上述组织证明淬火过程中冷却过慢，应加快冷却速度，该分析结果为生产工艺的改善提供了参考。

4 结束语

本文主要论述了我厂外购件的要求及金相分析制样过程、原理，以及对不合格产品的金相分析和判断，为产品质量提高、找到质量事故的原因及优化生产工艺提供了路径。综上所述，金相分析对提高外锁闭装置产品质量、改进产品工艺、预防事故发生起到了关键性作用。

参考文献

[1]王春雁，胡卫中，王冬雁，等.关于金相分析在生产中的应用探讨[J].军民两用技术与产品，2015（04）.

〔编辑：张思楠〕