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40Cr棒材表面发纹原因分析及改善措施 曹娜 承德建龙特殊钢有限公司 摘要：40Cr属于中碳调制钢，该钢加工容易，经适当的热处理后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，有良好综合力学性能。因此，经调质后常用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等。我公司40Cr被国内众多的汽车零部件生产商用来加工成汽车半轴等产品。最近，我公司产品在使用过程中，客户反应荧光磁粉探伤时，出现皮下裂纹缺陷过多，影响产品的使用。本文主要分析我公司40Cr出现裂纹缺陷所属类别、产生的原因及改善措施 。 关键词：表面裂纹、发纹、夹杂物 1、综述 半轴也叫驱动轴，是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩，汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险；半轴两端墩粗，中间轴部分不做其它处理，因此，半轴对棒材的表面质量要求较高，需经过荧光磁粉探伤。 我公司产品在墩粗及机械加工时，性能良好，但在荧光磁粉探伤过程中发现皮下裂纹缺陷较多，打磨量大，增加了工人劳动强度，同时降低了半轴工作时的安全性。 2、发纹的形态 根据资料，发纹属于钢的一种宏观缺陷，它是钢中夹杂或气泡、疏松等在钢的加工变形过程中沿锻轧方向被延伸所致，属于裂纹类缺陷中的线状缺陷。发纹严重地危害着钢的力学性能，特别是疲劳强度等。一般认为发纹的长度一般不太长，多在10mm以下，少数可达20mm左右，呈细而直的连续状或呈断续、螺旋形分布。发纹的深度较浅，一般小于0.6mm，因为它是线状缺陷，所以宽度一般都≤0.06～0.0 对我公司棒材表面裂纹进行分析：棒材裂纹为长度集中在3-15mm，深度小于0.5mm，一般为0.15mm-0.3mm的表面纵裂纹，绝大多数沿扎线分布，及个别呈一定角度。在放大镜下观察，大多数裂纹显示裂纹两端呈圆角，裂纹不存在继续扩大的可能。形貌见图1 图1 表面发纹整体宏观形貌 图2 发纹微观形貌 3、发纹产生的原因 对我公司棒材进行制样观察，其发裂的横截面形貌如图3所示，左侧有一细小、封闭的缺陷区其形态应为内部气泡，右侧V字形缺陷的尾端区内有散碎的基体。 图4为发纹缺陷纵向切面上的一处缺陷形态，由于金相磨面与密集、窄浅的纵向发裂方向不尽一致，而且不太可能表现全貌，至于形态及发裂深浅如何在这里并不重要。在临近的基体区内有大量显微气泡，体积较大的，形状已变形，呈非圆形。 在部分棒材裂纹周围观察，面附近观察到直径约16μm的氧化铝夹杂，和条状硫化锰夹杂，如图5、6。 图3 图4 图5 图6 产生发纹的原因较为复杂，铸坯的表面气孔、皮下气泡、表面及皮下夹渣、表面网状裂纹、表面麻坑等都有可能产生发纹，此外表面层区较严重的塑性或半塑性非金属夹杂，也有可能产生发纹；加热温度不均、钢温过低或轧后冷却不当，也可能形成发纹。从金相观察，引起发纹的主要原因是气泡及夹杂物。因此，在冶炼的角度，主要是对硫化物夹杂、氧化物夹杂、皮下气泡等的控制。 4、控制措施 1）降低钢水中S含量，避免FeS与Fe反应生成热脆性共晶体，同时提高Mn/S≥25； 2）提高精炼效果，保证“白渣”的出现，提高脱氧、脱硫效果； 3）保护浇注，保证氩封效果，防止钢液二次氧化； 4）对入炉合金、造渣料、保护渣等进行烘烤，防止钢液气体含量增加。 5、效果跟踪 在12年1-2月份生产中专门加强了AlS、Mn/S比的控制，分别进行了3次生产跟踪,AlS控制在≥0.010%，平均值分别0.019%、0.015%、0.014%；Mn/S控制大于30，平均值分别是43.57、58.00、85.71。磁粉探伤结果见表1。 表1 磁粉探伤结果 炉号 试样个数 试样长度 发纹数 23B01095F 2 500mm 4 500mm 4 23B01092F 2 200mm 2 300mm 3 23B01091F 3 300mm 0 300mm 2 300mm 2 [参考文献] [1] 吴成芸.浅议荧光磁粉探伤中裂纹和发纹缺陷的磁痕特征.无损检测，1999,21(1)：32-33. [2] 郑沛然.炼钢学概述. 冶金工业出版社，1994