60CrMnMo鍛件開裂原因分析

趙麗明

(山東泰山鋼鐵集團有限公司新材料研究所，山東271100)

60CrMnMo鍛件開裂原因分析

趙麗明

(山東泰山鋼鐵集團有限公司新材料研究所，山東271100)

某鍛壓廠生產的60CrMnMo卷板機輥子發(fā)生開裂。采用化學成分分析、硬度檢測和金相檢驗等方法對斷裂的試樣進行分析。結果表明，該卷板機輥子掉圈開裂是由淬火裂紋引起的。

卷板機；輥子；開裂；淬火

受某鍛壓廠委托，對其送檢的60CrMnMo卷板機輥子開裂試樣進行分析，旨在找出鍛件開裂原因，并提出相應改進措施。

1 試驗方法

對所送檢的開裂試樣進行圖像采集，宏觀分析。截取化學成分試樣并利用光譜儀對其進行化學成分檢測。截取金相試樣，磨制、拋光并利用GX51金相顯微鏡對其進行金相檢測；截取硬度試樣，在試樣表面劃3條線，在分開的3個區(qū)域內分別進行硬度檢測，每個硬度點間距約6 mm。

2 試驗結果

2.1 宏觀檢測

送檢卷板機輥子開裂掉圈長度大于圓周長度的2/3，掉圈最大深度大于30 mm，用放大鏡仔細觀察開裂斷口發(fā)現其斷裂纖維大部分都是從外表面向內表面發(fā)散的，也有的從掉圈內部發(fā)散。這說明開裂與材料本身沒有關系，斷裂源在材料表面，宏觀檢測圖片見圖1。

圖1 宏觀檢測圖片Figure 1 The drawing of macroscopic test

2.2 化學成分檢測

送檢試樣按照JB/T6401—1992標準進行化學成分檢測，結果見表1。

由表1化學成分檢測結果可知，送檢卷板機輥子掉塊試樣化學成分符合JB/T6401—1992標準中60CrMnMo材質化學成分要求。

表1 化學成分檢測結果(質量分數，%)Table 1 Chemical composition test results (mass fraction,%)

表2 硬度檢測結果Table 2 The results of hardness test

2.3 金相分析

金相分析發(fā)現，開裂部位附近存在明顯的沿晶裂紋，裂紋內存在嚴重的氧化現象。腐蝕后觀察發(fā)現，中間層組織與里邊組織一樣，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狀碳化物，回火下貝氏體數量較多，金相檢測圖片見圖2。

2.4 硬度檢測

試樣硬度檢測點位置見圖3，檢測結果見表2。

圖2 金相檢測圖片Figure 2 The drawings of metallographic examination

圖3 試樣硬度檢測點Figure 3 Points of hardness test

由表2硬度檢測結果可知，整個試樣表面9個點的硬度值基本一樣，但表層硬度相對較低。

3 討論

金相檢測發(fā)現裂紋內有嚴重的氧化現象，顯然這種氧化特征是回火產生的，說明該裂紋是淬火裂紋。裂紋有明顯的沿晶特征，產生沿晶裂紋的原因有兩種，一種為在等強度溫度以上形成，另一種為晶界存在脆性相形成。該樣品表面層晶界存在網狀碳化物，這可能是吊空冷時間長，溫度低，導致晶界析出碳化物。該樣品的淬硬層很深，深度大于30 mm，都是均勻的淬火組織，在高溫奧氏體淬火形成馬氏體轉變過程中，材料體積收縮，變化劇烈。綜上所述，該卷板機輥子開裂是生產過程中吊空冷時間長，晶界析出脆性碳化物，冷卻速度快，體積變化快，淬火應力太大而造成了淬火裂紋。

4 結論

4.1 該卷板機輥子掉圈開裂是由淬火裂紋引起的。

4.2 吊空冷時間長，晶界析出碳化物，冷卻速度快，體積變化快而形成淬火裂紋。如果縮短吊空冷時間或采用整體表面淬火技術，效果可能會好一些。

編輯 李韋螢

Analysis on the Cracking of 60CrMnMo Forging

ZhaoLiming

The roll of 60CrMnMo rolling machine made by forging factory is cracked. The fractured specimen is analyzed by chemical composition analysis, hardness test and metallographic examination. The results show that the cracking of bending machine roll which is out of ring is caused by the quenching crack.

bending machine; roll; cracking; quenching

2013—09—04

TG316

B