La rulŝafto estas farita el ŝtalo 40CrMnMoA kun neta pezo de 36,6 tunoj, fabrikita el ŝtala orbriko de 60,5 tunoj. Ĝia fabrikada procezo inkluzivas: fandadon, gisadon → forĝadon → post-forĝadan varmotraktadon → malglatan maŝinadon → ultrasonan testadon. Dum ultrasona testado, kontinuaj difektoj superantaj la specifitajn limojn estis detektitaj ĉe la ajuta fino, kun maksimuma ekvivalenta diametro de ∅6 mm, distribuita ene de la centra intervalo de ∅350 mm. La specifa distribuo de difektoj estas montrita en Figuro 1; laŭ la normoj, la ŝafto estis konsiderata nekonforma, kaj la forĝado estis forigita. Por analizi la kaŭzon de la difektoj, specimenoj estis kolektitaj el la plej grave trafita areo por difektanalizo; la precizaj specimeniglokoj estas indikitaj per la kadroj en Figuro 1.

1.1 Malgranda pligrandiga testo

Ĉe la lokoj montritaj en Figuro 1, frakturspecimenoj kaj malalt-pligrandigaj testpecoj estis kolektitaj por analizo. La malalt-pligrandigaj testpecoj estis muelitaj kaj submetitaj al varma acida gravura testo; post acida lavado, ili estis observitaj dum specifa periodo. Fenddifekto estis identigita en la centro de la testpeco, kun glataj kaj klare difinitaj fendrandoj. Nemetalaj inkluzivaĵoj ĉeestis ene de la fendo, kaj pluraj punkt-similaj inkluzivaĵoj estis observitaj proksime al la fendo. Prepara analizo sugestas, ke ĉi tiu difekto estas skorio-inkluziva fendo. Neniuj aliaj difektoj kiel punkt-simila apartigo aŭ poreco estis detektitaj. Loka pligrandiga vido de la difekto estas montrita en Figuro 2.

1.2 Analizo de Makrofrakturoj

La frakturspecimeno estis submetita al fendeta kaj disprema frakturo sur la malantaŭa flanko de la difektloko. La morfologio de la fendita surfaco post malfermo estas montrita en Figuro 3. Oni povas observi, ke la fendsurfaco aspektas griza post malfermo sub malalta pligrandigo, kun pluraj grizaj difektoj apud la fendsurfaco; ĉi tiuj difektoj estas verŝajne ŝlak-inkludaj difektoj. La frakturo montras kristalan frakturmorfologion. La lokigita pligrandiga morfologio de la difekto estas prezentita en Figuro 4.

1.3 Kemia Analizo

Specimenoj estis kolektitaj el la malalt-pligrandigaj specimenoj por analizo de kemia konsisto, kun la rezultoj prezentitaj en Tabelo 1. Kiel montrite en Tabelo 1, la kemia konsisto de la specimenoj konformas al la postuloj de JB/T 6396-2006. Kvankam la C-enhavo estas relative malalta, ĝi plenumas la permesitajn deviolimojn por ŝtalkonsisto specifitajn en GB/T 222. La koncentriĝoj de ĉiuj aliaj elementoj falas ene de la specifitaj intervaloj, konfirmante ke la kemia konsisto estas kvalifikita.

1.4 Metalografia Analizo

Specimenoj estis kolektitaj de la difekta loko de la frakturita specimeno por metalografia analizo. Post muelado kaj polurado, mikroskopa ekzameno rivelis multajn nemetalajn enfermaĵojn en la longituda sekco de la specimeno; fotoj de ĉi tiuj enfermaĵoj estas montritaj en Figuro 5. Post gratado per 4%-a nitrata acido-alkohola solvaĵo, la mikrostrukturo montris perlit-feritan konsiston kun normalaj metalografiaj karakterizaĵoj. La baza metalografia bildo estas prezentita en Figuro 6.

1.5 Analizo per Elektrona Mikroskopio

Specimenoj estis kolektitaj ĉe la lokoj montritaj en Figuro 3 por analizo per skana elektrona mikroskopio (SEM). La morfologio de la inkludo sub SEM estas prezentita en Figuro 7. La frakturmorfologio de la substrato montras karakterizaĵojn de disloka frakturo, kiel montrite en Figuro 8. Analizo per energi-dispersa spektroskopio (EDS) de la inkludo rivelis, ke ĝia konsisto ĉefe konsistas el elementoj kiel Al, Si kaj Ca, kiel ilustrite en Figuroj 9 kaj 10.

2 Analizo kaj Diskuto

La forĝado de la rulŝafto montras severajn difektojn ĉe malalta pligrandigo, kun multaj nemetalaj enfermaĵoj videblaj sub alta pligrandigo. Skananta elektrona mikroskopio kaj energi-dispersa spektroskopia analizo de la grave trafitaj fraktursurfacoj rivelis, ke la difektoj ĉefe konsistas el aluminio (Al), silicio (Si) kaj kalcio (Ca). Ĉar Al, Si kaj Ca ne estas la primaraj alojaj elementoj de la 40CrMnMoA rulŝaftoforĝado, sed prefere la ĉefaj komponantoj de la hejta kaj difuza deoksidigilo (Si-Al-Ca-Ba pulvoro) uzata dum fandado, ĉi tiuj difektoj estas identigitaj kiel deoksidigaj produktaj enfermaĵoj enhavantaj aluminion, silicion kaj kalcion. Surbaze de la konsisto de la enfermaĵoj, la uzata deoksidiga metodo kaj la difektolokoj, oni konkludas, ke ĉi tiuj enfermaĵoj formiĝis kiam deoksidigaj produktoj ne plene leviĝis aŭ estis kaptitaj de oksidaj filmoj dum fandado, poste enirante la orbrikon kun la fandita ŝtalo dum gisado. Dum la posta forĝado, la ŝtalo ne estis tute forigita, finfine rezultigante severajn difektojn superantajn akcepteblajn limojn kaj igante la forĝadon difektaj.

3 Konkludo

La troa difekto en ĉi tiu forĝado de rulŝafto estas ŝlaginkludo, kun la ĉefaj komponantoj estantaj elementoj kiel Al, Si, kaj Ca.