45鋼熱頂鍛裂紋原因分析

程少鵬

（承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰?，河?承德 067201）

45鋼是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)。通常在調(diào)質(zhì)處理或正火狀態(tài)下使用，主要用于制造強(qiáng)度高的運(yùn)動件，如透平機(jī)葉輪、壓縮機(jī)活塞、軸、齒輪、齒條、蝸桿等，要求零件表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有高強(qiáng)度和高韌性。

頂鍛試驗是指在室溫或者加熱狀態(tài)下沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣按照規(guī)定的鍛壓比壓縮，檢驗金屬承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬表面缺陷以判斷產(chǎn)品表面質(zhì)量的一種工藝試驗方法。

1 試樣檢驗

某鋼廠生產(chǎn)的45鋼圓鋼進(jìn)行熱頂鍛試驗時出現(xiàn)開裂缺陷，為了分析熱頂鍛開裂原因，對缺陷樣品進(jìn)行了理化檢驗并分析。

1.1 化學(xué)成分分析

在缺陷樣品上取樣，用ARL4460直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析，具體見表1。由分析結(jié)果可以看出，圓鋼成分符合45鋼成分設(shè)計要求。

1.2 宏觀檢驗

熱頂鍛裂紋宏觀形態(tài)見圖1。由圖中所示，裂紋沿圓鋼縱向呈弧形分布，長度延伸至試樣兩端。開裂處裂紋深度和寬度不均勻，試樣中間部位裂紋最嚴(yán)重，最深可達(dá)1mm，最寬可達(dá)1mm。

1.3 微觀分析

在裂紋最嚴(yán)重處取樣，用掃描電鏡進(jìn)行分析，如圖2、3所示。由圖2可以看出裂紋較深，開裂深度和寬度不均勻，在軋制中形成，已經(jīng)嚴(yán)重氧化，在熱頂鍛時擴(kuò)展，最深處達(dá)1mm，最寬處達(dá)1mm。長度延伸至試樣兩端，除粗大弧形裂紋，還有與之平行的細(xì)小弧型裂紋。由圖3可以看出在裂紋斷口處存在夾渣顆粒形貌。

對裂紋處斷口觀察到的嚴(yán)重夾渣顆粒帶形貌進(jìn)行能譜分析，夾渣顆粒主要成分如圖4所示。

圖1 熱頂鍛裂紋宏觀形態(tài)

圖2 熱頂鍛裂紋處斷口形貌

表1 圓鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

圖3 裂紋處側(cè)面發(fā)現(xiàn)的夾渣顆粒形貌

圖4 裂紋處斷口觀察到的嚴(yán)重夾渣顆粒帶形貌

2 分析與討論

熱頂鍛開裂的原因主要是鑄坯質(zhì)量和軋制工藝兩個方面。一般情況下，鑄坯中的輕微缺陷在軋制過程中可以消除，但較嚴(yán)重的缺陷在軋制過程中是不能消除的。如鑄坯夾渣缺陷，軋制時夾渣物殘留于鋼中，形成裂紋，在熱頂鍛時裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，形成熱頂鍛開裂缺陷。圓鋼軋制過程中產(chǎn)生的裂紋、折疊、劃傷、褶皺等缺陷，在熱頂鍛過程中也會導(dǎo)致開裂。

對45鋼熱頂鍛開裂原因進(jìn)行分析，在圓鋼熱頂鍛裂紋側(cè)面都發(fā)現(xiàn)了較多的夾渣，表明圓鋼表面或淺表面存在較多的夾渣缺陷，是引起熱頂鍛裂紋的主要原因。這些導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋的夾渣是結(jié)晶器保護(hù)渣卷入連鑄坯形成的淺表面夾渣，在軋制中形成縱向裂紋，在熱頂鍛中裂紋擴(kuò)展放大所形成。

3 結(jié) 語

（1）45鋼圓鋼熱頂鍛開裂的主要原因為鑄坯表面或皮下夾渣引起的，在軋制時形成縱向裂紋，在熱頂鍛時裂紋擴(kuò)展放大。

（2）圓鋼中存在夾渣是結(jié)晶器保護(hù)渣卷入連鑄坯形成的淺表面夾渣，軋制后存留于圓鋼表面或皮下。