Металлографическая экспертиза как обратная связь между качеством и производством продукции

Несмотря на все большую автоматизацию процесса проектирования и производства металлических изделий, выход последних из строя остается достаточно распространенным явлением. Для выяснения причин подобных инцидентов назначают металлографическую экспертизу, проводить которую на должном уровне могут только специализированные аккредитованные организации. Металлографическая экспертиза – это инструмент, выполняющий роль обратной связи между качеством изделий на выходе и всей цепочкой многочисленных операций на пути их создания. Цель настоящей работы состоит в демонстрации на практическом примере возможности и особой значимости выводов металлографической экспертизы для отработки технологии изготовления изделий. На поверхность оси колесной пары локомотива для повышения ее износостойкости методом высокоскоростного плазменного напыления было нанесено покрытие NiCrBSi. Во время проведения ресурсных стендовых испытаний оси в ней была обнаружена магистральная усталостная трещина, испытания остановлены, а ось искусственно доломана. Проведенный анализ качества металла (химического состава, механических свойств (прочностных, пластических, ударной вязкости), микроструктуры, чистоты металла по неметаллическим включениям и параметров поверхностного слоя, упрочненного накатыванием роликом) показал его полное соответствие нормативной документации. Параметры покрытия NiCrBSi по толщине и твердости также соответствовали заявленным в технологии значениям. Согласно фрактографическому анализу излома зарождение усталостного разрушения происходило по многоочаговому механизму, что является характерным признаком наличия общей объективной причины недостаточной прочности изделия, не связанной с каким-либо случайным фактором. В результате проведенной металлографической экспертизы установлено, что основной причиной разрушения оси колесной пары является недостаточная усталостная прочность покрытия. Зародившиеся в нем многочисленные усталостные микротрещины проросли в основной металл и привели к образованию усталостных макротрещин на разных уровнях, слияние которых привело к формированию обширной многоочаговой поверхности усталостного разрушения.