我公司用從某廠采購的連鑄坯料生產(chǎn)了一批42CrMo尾端件，調(diào)質(zhì)后大部分尾端件在端部出現(xiàn)了環(huán)狀裂紋，針對此情況我們將尾端件解剖進行綜合分析，分析其產(chǎn)生的原因，提出改進措施。
用材質(zhì)為42CrMo的連鑄坯生產(chǎn)的尾端件，在調(diào)質(zhì)后端部出現(xiàn)了環(huán)狀裂紋，在連鑄坯余料、鍛造余料、調(diào)質(zhì)后的尾端件端部各取一塊試片進行低倍檢驗，低倍照片如圖1所示。從低倍結(jié)果可以看出，三個不同階段均存在明顯的疏松和偏析，連鑄坯的缺陷比較嚴重，經(jīng)鍛造后改善不大，調(diào)質(zhì)后環(huán)形裂紋出現(xiàn)的位置與偏析部位重合，由此可以看出，淬火裂紋產(chǎn)生的原因是由于原材料中存在的偏析缺陷造成的。淬火過程中組織轉(zhuǎn)變時，由于偏析而產(chǎn)生不同的組織轉(zhuǎn)變或轉(zhuǎn)變時間不同，不同組織的膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生組織內(nèi)應(yīng)力，因此導(dǎo)致在偏析嚴重處產(chǎn)生淬火裂紋。
圖1 坯料低倍酸洗后照片
表1、表2分別為連鑄坯和調(diào)質(zhì)后成品的化學(xué)成分結(jié)果，在連鑄坯和成品工件中，C含量差別較大，偏析嚴重，C元素在工件內(nèi)不均勻分布，也增加了淬火熱裂紋產(chǎn)生的可能。
表1 連鑄坯化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） （%）
表2 鍛坯調(diào)質(zhì)后成品化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） （%）
在鍛坯調(diào)質(zhì)后的低倍試片上表面、1/2R、心部三個位置取樣進行金相檢驗，金相圖片如圖2~圖4所示，工件從表面到中心硫化物均非常嚴重，表面和1/2R處組織均為貝氏體和回火索氏體，心部為粗大貝氏體，說明裂紋并非由于組織不同而產(chǎn)生組織應(yīng)力導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生，大量硫化物的存在可能成為淬火裂紋產(chǎn)生時的裂紋源，從而導(dǎo)致淬火裂紋的產(chǎn)生。
圖2 鍛坯表面硫化物夾雜及顯微組織
圖3 鍛坯1/2R處硫化物夾雜及顯微組織
圖4 鍛坯心部硫化物夾雜及顯微組織
（1）表面、1/2R和心部成分偏差較大，尤其是碳的偏析，1/2R處復(fù)驗C含量超出了標準要求的0.45%上限。（2）裂紋產(chǎn)生的主要原因為原材料缺陷：疏松、偏析和夾雜物等，后續(xù)鍛造過程對其改善不明顯；裂紋產(chǎn)生的誘發(fā)原因為淬火冷卻，在淬火冷卻的過程中，由于C含量不均和其他偏析所造成的組織轉(zhuǎn)變量和轉(zhuǎn)變時間的不同而產(chǎn)生了極大的組織內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致淬火裂紋。（3）外表面和1/2R處的組織為貝氏體+回火索氏體，心部主要為粗大的貝氏體。心部粗大的貝氏體是由于工件心部冶金雜質(zhì)較多而導(dǎo)致的組織形態(tài)不同。（4）建議在以后的生產(chǎn)中，需對原材料進行嚴格控制，降低原料中的冶金缺陷，加強原料的成分和低倍檢驗，鍛造后增加成分、金相和低倍的檢驗；在熱處理過程中，需謹慎選擇淬火工藝和冷卻介質(zhì)，降低產(chǎn)生淬火裂紋的風(fēng)險。（5）建議通過控制連鑄機設(shè)備精度，降低二次冷卻強度、中間包鋼液澆注溫度和拉速，提高結(jié)晶器電磁攪拌強度，優(yōu)化42CrMo化學(xué)成分控制范圍，可以有效地改善連鑄坯的質(zhì)量。（6）建議通過大鍛比鍛造的方式改善連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，在圓坯料拔長時，先打四方后再打八方，最后滾圓，每次壓下量要大于20%，從而將內(nèi)部缺陷鍛合或縮小。
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