60CrM nM o鍛造軋輥脫肩原因分析

馬正偉 谷國剛 谷國華 趙麗明

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司新材料研究所，山東271100)

60CrM nM o鍛造軋輥脫肩原因分析

馬正偉 谷國剛 谷國華 趙麗明

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司新材料研究所，山東271100)

通過對60CrMnMo鍛造軋輥脫肩樣品的一系列分析，明確了其開裂原因。軋輥在生產(chǎn)過程中吊空冷時間長、晶界析出脆性碳化物、冷卻速度快、體積變化大、淬火應(yīng)力大，形成淬火裂紋并造成鍛件開裂。

60CrMnMo軋輥;脫肩;晶界脆性碳化物;淬火裂紋

60CrMnMo材質(zhì)的軋輥是常見的鍛造軋輥。本文對該軋輥脫肩問題進(jìn)行了分析，不僅找出了軋輥脫肩的原因，還提出了解決措施，可供軋輥制造者參考。

1 試驗(yàn)方法

宏觀檢測，觀察脫肩斷口形貌;從軋輥脫肩樣上截取化學(xué)成分試樣利用光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分檢測;截取金相試樣，磨制、拋光，利用GX51金相顯微鏡進(jìn)行金相檢測;截取硬度試樣，在試樣表面劃3條線，在分開的3個區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行硬度檢測，每個硬度點(diǎn)間距約6 mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 宏觀檢測

宏觀檢測發(fā)現(xiàn)，軋輥脫肩開裂掉圈長度大于圓周長度的2/3，見圖1(a)，掉圈最大深度大于30 mm。用放大鏡仔細(xì)觀察開裂斷口，發(fā)現(xiàn)其斷裂纖維大部分都是從外表面向內(nèi)發(fā)散的，也有的從掉圈內(nèi)部發(fā)散，見圖1(b)。說明開裂與材料本身沒有關(guān)系，斷裂源在材料表面。

2.2 化學(xué)成分分析

化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

圖1 宏觀檢測圖片F(xiàn)igure 1 Picture of specimen in macroscopic e xamination

由表1化學(xué)成分分析結(jié)果可知，輥?zhàn)拥魤K試樣化學(xué)成分符合JB/T 6401—1992標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chem ical composition(mass fraction，%)

圖2 金相分析圖片F(xiàn)igure 2 Metallographic structure of the specimen

2.3 金相分析

金相分析發(fā)現(xiàn)，開裂部位附近存在明顯的沿晶裂紋，裂紋內(nèi)存在嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象，見圖2(a)。腐蝕后觀察發(fā)現(xiàn)，中間層組織與內(nèi)部組織一樣，為低溫回火馬氏體+下貝氏體，接近表面的組織稍有差別，晶界上有明顯的先析出網(wǎng)狀碳化物，見圖2(b)箭頭所指，回火下貝氏體數(shù)量較多。

2.4 硬度檢測試樣硬度檢測點(diǎn)位置見圖3，檢測結(jié)果見表2。由表2可知，整個試樣表面9個點(diǎn)的硬度值基本一樣，但表層硬度值相對較低。

表2 硬度檢測結(jié)果(單位:HRC)Table 2 Result of hardness test

圖3 硬度檢測位置Figure 3 The position of hardness test

3 討論

金相分析發(fā)現(xiàn)裂紋內(nèi)有嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象，顯然這種氧化特征是回火產(chǎn)生的，說明該裂紋是淬火裂紋;裂紋有明顯的沿晶特征，產(chǎn)生沿晶裂紋的原因有兩種:一種是在等強(qiáng)度溫度以上形成，另一種是由于晶界存在脆性相而形成。該樣品表面層晶界存在網(wǎng)狀碳化物，這可能是吊空冷時間長，溫度低，導(dǎo)致晶界析出碳化物;該樣品的淬硬層很深，深度大于30 mm，組織都是均勻的淬火組織，材料在高溫奧氏體淬火形成馬氏體轉(zhuǎn)變過程中，體積收縮，變化劇烈。綜上所述，該軋機(jī)輥開裂很可能是生產(chǎn)過程中吊空冷時間長、晶界析出脆性碳化物、冷卻速度快、體積變化大、淬火應(yīng)力大，形成淬火裂紋造成。

4 結(jié)論及解決措施

軋輥脫肩是由淬火裂紋引起的。如果縮短吊空冷時間或采用整體表面淬火技術(shù)，效果應(yīng)該會好一些。

編輯 肖紅原

Analysis on the Reason of Shoulder Falling Off for 60CrMnMo Forged Roll

M a Zhengwei，Gu Guogang，Gu Guohua，Zhao Lim ing

Through a series of analysis on the off-the-shoulder specimen of 60CrMnMo forged roll，we have determined the reasons for rupture.In the production process，long hanging air cooling time leads to the separation of brittle carbides on the grain boundary，fast cooling speed causes great change in volume，great quenching stress is the reason for the formation of crack，which also contributes to the rupture.

60CrMnMo roll;off the shoulder;brittle carbides on the grain boundary;quenching rupture

TG156.3

B

2013—06—05