大型鍛造廠，42CrMo筒體鍛件超標缺陷分析與改進

發(fā)布時間：2020-12-23 人氣：

42CrMo材料強度高，韌性和淬透性好,淬火變形小，無明顯的回火脆性,在調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力且低溫沖擊韌性良好，一直被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,在生產(chǎn)一批次42CrMo筒體鍛件時，按工藝要求在粗加工工序結(jié)束后對鍛件進行超聲檢測，發(fā)現(xiàn)其中某一鍛件在靠近冒口端位置存在超標缺陷,導(dǎo)致該鍛件無法正常使用。為找出造成超標缺陷的原因并提出相應(yīng)改進措施，對該筒體鍛件缺陷部位進行了解剖分析。

42CrMo筒體鍛件制造流程為:EBT電爐冶煉 —LF精煉—真空碳脫氧—真空澆注—鋼錠壓鉗口、倒棱—鐓粗—沖孔—拔長—擴孔—精整毛坯 —機加工—超聲檢測—熱處理。在機加工工序結(jié)束后進行超聲檢測，發(fā)現(xiàn)在鍛件上距冒口端500mm范圍內(nèi)，徑向深度（160-250)mm的環(huán)帶內(nèi)存在密集型缺陷，***大參考當量直徑4.7mm,而標準要求***大缺陷當量不大于直徑2mm。

在低倍缺陷處取金相試樣進行顯微組織分析。試樣經(jīng)磨制、拋光后在金相顯微鏡下進行觀察，發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷為夾雜物缺陷，其***部位及周圍存在大量氧化物夾雜。用4%硝酸酒精溶液腐蝕后，在金相顯微鏡下觀察，忒樣的組織為貝氏體，晶粒度為7級，組織正常。在斷口試塊缺陷處取樣進行電鏡分析，缺陷部位組織形貌，孔洞缺陷為開裂的裂紋面,其他區(qū)域斷裂形式為解理斷裂: 將裂紋處放大看出開裂面上聚集著大量的顆粒狀夾雜物。為明確開裂面上夾雜物的性質(zhì),利用掃描電鏡對所發(fā)現(xiàn)的裂紋和夾雜物進行能譜分析。分別對夾雜物區(qū)域、夾雜物附近、正常斷裂區(qū)和裂紋邊緣進行半定量成分分析。

筒體鍛件冒口部位的超標缺陷為大型氧化鋁和氧化鈦夾雜物以及夾雜物造成的裂紋。該筒體鍛件冶煉過程中主要采用鋁脫氧，生成的脫氧產(chǎn)物以氧化鋁類為主。另外,為了達到鍛件力學(xué)性能的要求,冶煉出鋼前加人約0.030% 的鈦,在真空澆注倒屮間包的過程中鋼水與大氣接觸,造成鋼水中的鈦氧化，產(chǎn)生氧化鈦類夾雜。此外，該爐鋼水生產(chǎn)時采用了較大沏號的中間包，而精煉包熔煉鋼水噸位較小,倒包過程中熱損失較大并且鋼水與精煉渣劇烈混沖，渣子未完全上浮即達到開澆溫度的下限，使精煉渣隨鋼水澆注至鋼錠模中，***終殘留在鋼錠冒口線以下的部位，導(dǎo)致鍛造的筒體出現(xiàn)環(huán)狀密集型超標缺陷。

冒口區(qū)存在的氧化鋁類和氧化鈦類脆性夾雜物與基體的物性及力學(xué)性能差別較大，在受力變形過程中脆性夾雜物不能隨金屬相應(yīng)變形，變形大的鋼基體就會在變形小的夾雜物周圍產(chǎn)生塑性流動，其連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中，產(chǎn)生微裂紋。在鍛件塑性變形過程中，脆性的氧化鋁類和氧化鈦類夾雜物沿主變形方向被打碎，因此在宏觀形貌上出現(xiàn)了近似平行的夾雜物裂紋痕跡。