軸承鋼鍛件表面開裂原因分析
2021-04-14 16:46
admin
1 概述
軸承鋼鍛件常見裂紋主要分為兩大類:一類 是由于原材料存在缺陷造成的裂紋，另一類則是由于鍛造工藝不當(dāng)造成的鍛件開裂。其中，原材料缺陷造成的裂紋主要有原材料表面裂紋、非金 屬夾渣、皮下氣泡、白點(diǎn)以及縮管殘余等；而鍛造工藝不當(dāng)造成鍛件開裂則主要包括鍛造折疊、鍛造過燒、鍛造濕裂及鍛造撕裂等。由于形成裂紋的成因不同，導(dǎo)致裂紋的形貌特征及微觀組織也存在一定的差異，所選擇的分析方法及手段也不盡相同。因此，針對(duì)某一案例究竟應(yīng)該采取何種分析思路、選擇何種分析方法才能快速、準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)地得到分析結(jié)論，這是失效分析工作所面臨的 共同課題。
軸承鋼鍛件常見裂紋主要分為兩大類:一類 是由于原材料存在缺陷造成的裂紋，另一類則是由于鍛造工藝不當(dāng)造成的鍛件開裂。其中，原材料缺陷造成的裂紋主要有原材料表面裂紋、非金 屬夾渣、皮下氣泡、白點(diǎn)以及縮管殘余等；而鍛造工藝不當(dāng)造成鍛件開裂則主要包括鍛造折疊、鍛造過燒、鍛造濕裂及鍛造撕裂等。由于形成裂紋的成因不同，導(dǎo)致裂紋的形貌特征及微觀組織也存在一定的差異，所選擇的分析方法及手段也不盡相同。因此，針對(duì)某一案例究竟應(yīng)該采取何種分析思路、選擇何種分析方法才能快速、準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)地得到分析結(jié)論，這是失效分析工作所面臨的 共同課題。
某公司生產(chǎn)的0350 mm GCrl5SiMn電渣鋼鍛材,采用該批鋼材鍛制軸承套圈，下料長度為570 mm,在后續(xù)的加熱鍛打過程中發(fā)現(xiàn)料鍛表面沿軸向發(fā)生開裂，比例約為10%，由于鍛件尺寸較大，樣品經(jīng)退火后，切取其中兩塊試樣進(jìn)行檢驗(yàn)分析,編號(hào)分別為1#和2#。
2 分析思路及方法選擇
根據(jù)鍛件開裂的外觀形貌認(rèn)為，導(dǎo)致表面裂紋的可能性因素有原材料表面裂紋、皮下氣泡、翻 皮、鍛造過燒和表層非金屬夾渣5種。每種因素可能造成的裂紋形貌特征、微觀組織形貌及應(yīng)該采用的分析方法。
通過對(duì)上述檢驗(yàn)與分析結(jié)果進(jìn)行綜合判斷， 最終確定導(dǎo)致鍛件表面幵裂的主要原因可能是一 項(xiàng),也可能是主次兩項(xiàng)或多項(xiàng)。
3 檢驗(yàn)與分析
采用線切割法對(duì)1#和2#試樣沿缺陷橫向剖開,經(jīng)磨制后置于金相顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)兩試樣的表面及次表面均存在灰色異物,其中試樣呈現(xiàn)為點(diǎn)狀分布的夾雜物形貌 ;2#試樣則呈現(xiàn)為大尺寸塊狀形貌。考慮到兩試樣在取樣時(shí)已進(jìn)行了退火處理，并發(fā)現(xiàn)缺陷周圍分布有灰色異物,故不再進(jìn)行脫碳層檢驗(yàn)。
4 結(jié)果分析
根據(jù)以上觀察、檢驗(yàn)和分析認(rèn)為：送檢軸承鋼鍛件的低倍組織及鍛造質(zhì)量均未發(fā)現(xiàn)異常， 這說明鍛件表面開裂與低倍組織及鍛造過程無關(guān)，排除了皮下氣泡、翻皮及鍛造過燒的可能性; 1#和2#鍛件的缺陷表層均存在不同程度的夾雜和夾渣，其成分主要為鐵、硅和錳的氧化物，屬于冶金缺陷；大量夾渣的存在破壞了材料的連續(xù)性,其強(qiáng)度和韌性均較低,在鍛造過程中分布在材料表層的夾淹就極容易發(fā)生開裂；送檢軸承鋼鍛件表層存在冶金缺陷——大尺寸夾渣，也是導(dǎo)致料段在鍛造過程中表面發(fā)生開裂的主要原因。
采取排除和確認(rèn)同時(shí)進(jìn)行的方法確定了送檢軸承鋼鍛件表層存在冶金缺陷是導(dǎo)致料段在鍛造過程中表層發(fā)生開裂的主要原因。案例中省略了 原材料表面裂紋的排除過程，這是因?yàn)樵诮鹣鄼z驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了大量不同形態(tài)和色澤的灰色異物，已經(jīng)基本可以排除其存在的可能性,僅僅需要對(duì)其做定性分析即可。對(duì)類似于本案的表面裂紋則推薦的思路進(jìn)行分析。
