發(fā)電廠撈渣機鏈條由O形鏈環(huán)及U形鉤組成，工件材料為SCM420鋼，相當于國產(chǎn)20CrMo鋼。鏈條工作中帶動刮板運動并在水槽內(nèi)進行排渣，工作中承受較大拉力，空載時受力較小，因而零件周期性承受拉一拉應(yīng)力，同時工作承受灰渣水腐蝕作用。撈渣機鏈條零件技術(shù)要求壽命為7000h，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某撈渣機鏈條零件工作僅2800h就發(fā)生早期斷裂失效，U形鉤斷裂，鏈環(huán)開裂。經(jīng)試驗證明，嚴格控制其滲碳工藝以及采用節(jié)能中頻感應(yīng)加熱機進行熱處理，可有效避免此種缺陷的產(chǎn)生。

技術(shù)要求規(guī)定，鏈條鉤和鏈環(huán)服役中最小拉斷負荷為300kN，硬度為52-62HRC，滲碳硬化層深度應(yīng)≥0.5mm。檢驗發(fā)現(xiàn)，工件斷裂位置位于鏈條鉤和鏈環(huán)的受力危險截面處。化學成分分析表明，工件中錳含量偏高。硬度檢驗發(fā)現(xiàn)，工件表面硬度低于要求技術(shù)指標。斷口檢驗發(fā)現(xiàn)，觀察到工件斷口由纖維區(qū)域、急速擴展呈放射形撕裂棱形貌和最終斷裂處的剪切唇組成；有的失效工件斷口較平坦，呈海灘狀典型疲勞斷口形貌特征，瞬時斷裂區(qū)有金屬光澤。鏈環(huán)斷裂系為過載快速斷裂，斷口形貌和第一類斷口相同。斷口微觀分析表明，疲勞斷口約1/3面積為海灘狀的疲勞源區(qū)域和擴展區(qū)域，余下為快速斷裂斷口區(qū)域。掃描電鏡下，可觀察到典型的疲勞條紋帶和疲勞裂紋擴展形貌特征。觀察發(fā)現(xiàn)，疲勞源起源于工件表面，這是由于工件滲碳層極薄甚至未滲上碳，表面強度很低，在長時間拉一拉交變應(yīng)力作用下極易出現(xiàn)裂紋。疲勞源處發(fā)現(xiàn)存在許多夾雜，能譜分析表明夾雜中含大量鈣，這說明灰渣腐蝕物已滲入裂紋深處。當裂紋擴展超過臨界值后，余下截面承受的應(yīng)力已超過材料抗拉強度，工件發(fā)生瞬間斷裂失效，斷口呈放射狀花樣形貌。金相分析表明，工件心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，表面為高碳馬氏體組織；但鏈條鉤組織中觀察不到滲碳層組織，其心部為低碳馬氏體+托氏體+少量鐵素體，工件表面和心部均不合格，無滲碳層，使工件強度、硬度和韌性急劇惡化和下降。采用掃描電鏡觀察到心部組織有眾多微孔洞和微裂紋。這表明，工件在交變應(yīng)力較長時間作用下，內(nèi)部組織薄弱處已出現(xiàn)損傷，馬氏體中出現(xiàn)微孔，在疲勞交變應(yīng)力下形成微裂紋。由于鏈條鉤滲碳層極薄甚至沒有，其強度較大降低，電鏡觀察到其表面上存在眾多裂紋。這些缺陷表明，工件承受周期性拉一拉應(yīng)力作用下，工件表面首先萌生裂紋；工件滲層過薄或未滲碳是鏈條零件疲勞開裂的主要原因。

根據(jù)以上分析，提出工藝改進如下：

（1）嚴格控制撈渣機鏈條零件滲碳工藝和滲層質(zhì)量，保證滲碳硬化層深度≥0.5mm，確保工件滲碳層強度和硬度達到技術(shù)要求。

（2）采用節(jié)能中頻感應(yīng)加熱機進行淬火熱處理時，應(yīng)嚴格控制其淬火工藝和淬火質(zhì)量，防止工件出現(xiàn)托氏體組織使鏈條環(huán)件強韌性下降。

經(jīng)眾多實踐證明，撈渣機鏈條采用上述改進工藝后，未再發(fā)現(xiàn)早期斷裂失效現(xiàn)象，滿足了工作性能要求，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，生產(chǎn)運行正常，而且適合大批量大規(guī)模生產(chǎn)，較重要的是使用壽命也較大提高了。