承德建龍40Cr棒材表面發(fā)紋產(chǎn)生的原因分析及改善措施.doc

40Cr棒材表面發(fā)紋原因分析及改善措施曹娜 承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰菊?0Cr屬于中碳調(diào)制鋼，該鋼加工容易，經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，有良好綜合力學性能。因此，經(jīng)調(diào)質(zhì)后常用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件，如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等。我公司40Cr被國內(nèi)眾多的汽車零部件生產(chǎn)商用來加工成汽車半軸等產(chǎn)品。最近，我公司產(chǎn)品在使用過程中，客戶反應(yīng)熒光磁粉探傷時，出現(xiàn)皮下裂紋缺陷過多，影響產(chǎn)品的使用。本文主要分析我公司40Cr出現(xiàn)裂紋缺陷所屬類別、產(chǎn)生的原因及改善措施 。關(guān)鍵詞：表面裂紋、發(fā)紋、夾雜物1、綜述半軸也叫驅(qū)動軸，是差速器與驅(qū)動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接。半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩，汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險；半軸兩端墩粗，中間軸部分不做其它處理，因此，半軸對棒材的表面質(zhì)量要求較高，需經(jīng)過熒光磁粉探傷。我公司產(chǎn)品在墩粗及機械加工時，性能良好，但在熒光磁粉探傷過程中發(fā)現(xiàn)皮下裂紋缺陷較多，打磨量大，增加了工人勞動強度，同時降低了半軸工作時的安全性。2、發(fā)紋的形態(tài)根據(jù)資料，發(fā)紋屬于鋼的一種宏觀缺陷，它是鋼中夾雜或氣泡、疏松等在鋼的加工變形過程中沿鍛軋方向被延伸所致，屬于裂紋類缺陷中的線狀缺陷。發(fā)紋嚴重地危害著鋼的力學性能，特別是疲勞強度等。一般認為發(fā)紋的長度一般不太長，多在10mm以下，少數(shù)可達20mm左右，呈細而直的連續(xù)狀或呈斷續(xù)、螺旋形分布。發(fā)紋的深度較淺，一般小于0.6mm，因為它是線狀缺陷，所以寬度一般都0.060.01mm。根據(jù)工件的工作條件，對材料的發(fā)紋有不同的要求。對我公司棒材表面裂紋進行分析：棒材裂紋為長度集中在3-15mm，深度小于0.5mm，一般為0.15mm-0.3mm的表面縱裂紋，絕大多數(shù)沿扎線分布，及個別呈一定角度。在放大鏡下觀察，大多數(shù)裂紋顯示裂紋兩端呈圓角，裂紋不存在繼續(xù)擴大的可能。形貌見圖1、圖2。圖1 表面發(fā)紋整體宏觀形貌 圖2 發(fā)紋微觀形貌3、發(fā)紋產(chǎn)生的原因?qū)ξ夜景舨倪M行制樣觀察，其發(fā)裂的橫截面形貌如圖3所示，左側(cè)有一細小、封閉的缺陷區(qū)其形態(tài)應(yīng)為內(nèi)部氣泡，右側(cè)V字形缺陷的尾端區(qū)內(nèi)有散碎的基體。圖4為發(fā)紋缺陷縱向切面上的一處缺陷形態(tài)，由于金相磨面與密集、窄淺的縱向發(fā)裂方向不盡一致，而且不太可能表現(xiàn)全貌，至于形態(tài)及發(fā)裂深淺如何在這里并不重要。在臨近的基體區(qū)內(nèi)有大量顯微氣泡，體積較大的，形狀已變形，呈非圓形。在部分棒材裂紋周圍觀察，面附近觀察到直徑約16m的氧化鋁夾雜，和條狀硫化錳夾雜，如圖5、6。圖3 圖4圖5 圖6產(chǎn)生發(fā)紋的原因較為復(fù)雜，鑄坯的表面氣孔、皮下氣泡、表面及皮下夾渣、表面網(wǎng)狀裂紋、表面麻坑等都有可能產(chǎn)生發(fā)紋，此外表面層區(qū)較嚴重的塑性或半塑性非金屬夾雜，也有可能產(chǎn)生發(fā)紋；加熱溫度不均、鋼溫過低或軋后冷卻不當，也可能形成發(fā)紋。從金相觀察，引起發(fā)紋的主要原因是氣泡及夾雜物。因此，在冶煉的角度，主要是對硫化物夾雜、氧化物夾雜、皮下氣泡等的控制。4、控制措施1）降低鋼水中S含量，避免FeS與Fe反應(yīng)生成熱脆性共晶體，同時提高Mn/S25；2）提高精煉效果，保證“白渣”的出現(xiàn)，提高脫氧、脫硫效果；3）保護澆注，保證氬封效果，防止鋼液二次氧化；4）對入爐合金、造渣料、保護渣等進行烘烤，防止鋼液氣體含量增加。5、效果跟蹤在12年1-2月份生產(chǎn)中專門加強了AlS、Mn/S比的控制，分別進行了3次生產(chǎn)跟蹤,AlS控制在0.010%，平均值分別0.019%、0.015%、0.014%；Mn/S控制大于30，平均值分別是43.57、58.00、85.71。磁粉探傷結(jié)果見表1。表1 磁粉探傷結(jié)果爐號試樣個數(shù)試樣長度發(fā)紋數(shù)23B01095F2500mm4500mm423B01092F2200mm2300mm323B01091F3300mm0300mm23