45钢热顶锻裂纹原因分析

2019-04-04程少鹏

冶金与材料 2019年1期

关键词：夹渣圆钢铸坯

程少鹏

（承德建龙特殊钢有限公司，河北承德 067201）

45钢是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，广泛应用于机械制造行业。通常在调质处理或正火状态下使用，主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞、轴、齿轮、齿条、蜗杆等，要求零件表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有高强度和高韧性。

顶锻试验是指在室温或者加热状态下沿试样轴线方向施加压力，将试样按照规定的锻压比压缩，检验金属承受顶锻塑性变形的能力并显示金属表面缺陷以判断产品表面质量的一种工艺试验方法。

1 试样检验

某钢厂生产的45钢圆钢进行热顶锻试验时出现开裂缺陷，为了分析热顶锻开裂原因，对缺陷样品进行了理化检验并分析。

1.1 化学成分分析

在缺陷样品上取样，用ARL4460直读光谱仪进行化学成分分析，具体见表1。由分析结果可以看出，圆钢成分符合45钢成分设计要求。

1.2 宏观检验

热顶锻裂纹宏观形态见图1。由图中所示，裂纹沿圆钢纵向呈弧形分布，长度延伸至试样两端。开裂处裂纹深度和宽度不均匀，试样中间部位裂纹最严重，最深可达1mm，最宽可达1mm。

1.3 微观分析

在裂纹最严重处取样，用扫描电镜进行分析，如图2、3所示。由图2可以看出裂纹较深，开裂深度和宽度不均匀，在轧制中形成，已经严重氧化，在热顶锻时扩展，最深处达1mm，最宽处达1mm。长度延伸至试样两端，除粗大弧形裂纹，还有与之平行的细小弧型裂纹。由图3可以看出在裂纹断口处存在夹渣颗粒形貌。

对裂纹处断口观察到的严重夹渣颗粒带形貌进行能谱分析，夹渣颗粒主要成分如图4所示。

图1 热顶锻裂纹宏观形态

图2 热顶锻裂纹处断口形貌

表1 圆钢化学成分（质量分数）%

图3 裂纹处侧面发现的夹渣颗粒形貌

图4 裂纹处断口观察到的严重夹渣颗粒带形貌

2 分析与讨论

热顶锻开裂的原因主要是铸坯质量和轧制工艺两个方面。一般情况下，铸坯中的轻微缺陷在轧制过程中可以消除，但较严重的缺陷在轧制过程中是不能消除的。如铸坯夹渣缺陷，轧制时夹渣物残留于钢中，形成裂纹，在热顶锻时裂纹进一步扩展，形成热顶锻开裂缺陷。圆钢轧制过程中产生的裂纹、折叠、划伤、褶皱等缺陷，在热顶锻过程中也会导致开裂。

对45钢热顶锻开裂原因进行分析，在圆钢热顶锻裂纹侧面都发现了较多的夹渣，表明圆钢表面或浅表面存在较多的夹渣缺陷，是引起热顶锻裂纹的主要原因。这些导致产生裂纹的夹渣是结晶器保护渣卷入连铸坯形成的浅表面夹渣，在轧制中形成纵向裂纹，在热顶锻中裂纹扩展放大所形成。