制動(dòng)轂是油田開(kāi)采機(jī)械設(shè)備撬裝鉆機(jī)的重要零件，其材料為ZG35SiMn鋼。制動(dòng)轂工作中承受摩擦力很大，經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)熱發(fā)紅狀態(tài)。般采用潑澆自來(lái)水進(jìn)行冷卻。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某制動(dòng)轂運(yùn)行僅3個(gè)月出現(xiàn)裂紋開(kāi)裂失效破壞。制動(dòng)轂原熱處理工藝為正火+中頻感應(yīng)加熱淬火及自回火處理。金相組織檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工件表面下10mm處的金相組織為塊狀鐵素體+回火托氏體，鐵素體呈網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀分布，局部區(qū)域組織粗大；中心部位組織為鐵素體+珠光體十少量夾雜物；鐵素體與珠光體分布不均勻，有大塊鐵素體出現(xiàn)，并存在集中分布的少量硫化物。觀察發(fā)現(xiàn)，檢驗(yàn)部位組織粗大，出現(xiàn)明顯長(zhǎng)軸晶粒魏氏組織，使該處脆性增大，工件塑性、韌性和強(qiáng)度下降，這表明該處正火不充分，鑄態(tài)組織未充分轉(zhuǎn)變。工件裂紋形貌檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裂紋自制動(dòng)轂表面向內(nèi)延伸，呈直線穿晶式擴(kuò)展，并有多處分叉；裂紋尖端沿夾雜物缺陷處發(fā)展，但未見(jiàn)氧化脫碳跡象。 

分析認(rèn)為，工件制動(dòng)時(shí)，其干摩擦作用使摩擦力很大，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)熱、發(fā)紅狀態(tài)，局部溫度高于800aC以上。工作中用自來(lái)水潑澆冷卻，使工件進(jìn)行淬火而發(fā)生相變，表層硬度增加，內(nèi)應(yīng)力升高并使其冷脆性增大。由于工件受切向力反復(fù)作用，使工件表面層處塊狀碳化物和夾雜物區(qū)域萌生裂紋，在交變切應(yīng)力及沖擊力的作用下，裂紋發(fā)展并造成工件斷裂。   

從工藝方面分析，工件組織大部分處于鑄態(tài)組織，組織粗大，晶粒不均勻，并且存在夾雜物和魏氏組織及微觀裂紋。魏氏組織強(qiáng)度、韌性和塑性低劣，、脆性大，加之粗大組織和夾雜物使工件強(qiáng)度、韌性低下，塑性差，極易形成應(yīng)力集中并使裂紋擴(kuò)展，在切應(yīng)力和沖擊力作用下使工件斷裂。工藝缺陷一方面是正火加熱保溫時(shí)間不夠，使大部分鑄態(tài)組織與缺陷保留；另一方面是爐溫均勻性差，組織不均勻。制動(dòng)轂斷裂破壞正是這兩方面原因綜合作用的結(jié)果。

綜上分析，提出防止工件斷裂的工藝改進(jìn)措施如下：

（1）鑄件加熱時(shí)裝爐應(yīng)平穩(wěn)、整齊、使工件均勻受熱，防止工件加熱中產(chǎn)生變形。

(2) 工件升溫時(shí)間不少于4h，并在600 -65yC均溫1 -2h，保溫時(shí)間依工件壁厚而定。由于該爐實(shí)際溫度偏低及溫度不均，將原正火溫度850 -9㈨℃提高到980 - 1080℃，此時(shí)工件實(shí)際溫度符合工藝溫度，工件加熱中保持微正壓，保溫后冷至850℃以下出爐空冷。

制動(dòng)轂采用上述工藝改進(jìn)措施后，工件性能明顯改善，鑄態(tài)組織消除，工件力學(xué)性能達(dá)到技術(shù)要求，工件組織細(xì)小均勻，未發(fā)生裂紋斷裂缺陷，工件質(zhì)量良好，生產(chǎn)運(yùn)行正常。