承德建龙40Cr棒材表面发纹产生的原因分析及改善措施.doc

40Cr棒材表面发纹原因分析及改善措施曹娜 承德建龙特殊钢有限公司摘要：40Cr属于中碳调制钢，该钢加工容易，经适当的热处理后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，有良好综合力学性能。因此，经调质后常用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等。我公司40Cr被国内众多的汽车零部件生产商用来加工成汽车半轴等产品。最近，我公司产品在使用过程中，客户反应荧光磁粉探伤时，出现皮下裂纹缺陷过多，影响产品的使用。本文主要分析我公司40Cr出现裂纹缺陷所属类别、产生的原因及改善措施 。关键词：表面裂纹、发纹、夹杂物1、综述半轴也叫驱动轴，是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩，汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险；半轴两端墩粗，中间轴部分不做其它处理，因此，半轴对棒材的表面质量要求较高，需经过荧光磁粉探伤。我公司产品在墩粗及机械加工时，性能良好，但在荧光磁粉探伤过程中发现皮下裂纹缺陷较多，打磨量大，增加了工人劳动强度，同时降低了半轴工作时的安全性。2、发纹的形态根据资料，发纹属于钢的一种宏观缺陷，它是钢中夹杂或气泡、疏松等在钢的加工变形过程中沿锻轧方向被延伸所致，属于裂纹类缺陷中的线状缺陷。发纹严重地危害着钢的力学性能，特别是疲劳强度等。一般认为发纹的长度一般不太长，多在10mm以下，少数可达20mm左右，呈细而直的连续状或呈断续、螺旋形分布。发纹的深度较浅，一般小于0.6mm，因为它是线状缺陷，所以宽度一般都0.060.01mm。根据工件的工作条件，对材料的发纹有不同的要求。对我公司棒材表面裂纹进行分析：棒材裂纹为长度集中在3-15mm，深度小于0.5mm，一般为0.15mm-0.3mm的表面纵裂纹，绝大多数沿扎线分布，及个别呈一定角度。在放大镜下观察，大多数裂纹显示裂纹两端呈圆角，裂纹不存在继续扩大的可能。形貌见图1、图2。图1 表面发纹整体宏观形貌 图2 发纹微观形貌3、发纹产生的原因对我公司棒材进行制样观察，其发裂的横截面形貌如图3所示，左侧有一细小、封闭的缺陷区其形态应为内部气泡，右侧V字形缺陷的尾端区内有散碎的基体。图4为发纹缺陷纵向切面上的一处缺陷形态，由于金相磨面与密集、窄浅的纵向发裂方向不尽一致，而且不太可能表现全貌，至于形态及发裂深浅如何在这里并不重要。在临近的基体区内有大量显微气泡，体积较大的，形状已变形，呈非圆形。在部分棒材裂纹周围观察，面附近观察到直径约16m的氧化铝夹杂，和条状硫化锰夹杂，如图5、6。图3 图4图5 图6产生发纹的原因较为复杂，铸坯的表面气孔、皮下气泡、表面及皮下夹渣、表面网状裂纹、表面麻坑等都有可能产生发纹，此外表面层区较严重的塑性或半塑性非金属夹杂，也有可能产生发纹；加热温度不均、钢温过低或轧后冷却不当，也可能形成发纹。从金相观察，引起发纹的主要原因是气泡及夹杂物。因此，在冶炼的角度，主要是对硫化物夹杂、氧化物夹杂、皮下气泡等的控制。4、控制措施1）降低钢水中S含量，避免FeS与Fe反应生成热脆性共晶体，同时提高Mn/S25；2）提高精炼效果，保证“白渣”的出现，提高脱氧、脱硫效果；3）保护浇注，保证氩封效果，防止钢液二次氧化；4）对入炉合金、造渣料、保护渣等进行烘烤，防止钢液气体含量增加。5、效果跟踪在12年1-2月份生产中专门加强了AlS、Mn/S比的控制，分别进行了3次生产跟踪,AlS控制在0.010%，平均值分别0.019%、0.015%、0.014%；Mn/S控制大于30，平均值分别是43.57、58.00、85.71。磁粉探伤结果见表1。表1 磁粉探伤结果炉号试样个数试样长度发纹数23B01095F2500mm4500mm423B01092F2200mm2300mm323B01091F3300mm0300mm23