42CrMoA回转支承锻件缺陷分析

发布时间：2024-07-17

蔡君

（张家港海陆环形锻件公司）

42CrMoA是一种常见合金结构钢。用于强度要求较高或横断截面较大的环形锻件。如牵引大齿轮、传动齿轮、轴、发动机体等。此42CrMo件产品的问题属于回转支承锻件。用于滚道油槽支承，在使用过程中产生横向裂纹，如图1所示。

1　原材料及工艺流程

原材料是连铸圆坯合金结构钢，由炼钢炉炼成的钢液经过连铸机铸造的方法制造。钢锭通过60000kN油压机镦粗、冲孔压制钢坯，再由4500型数控辗环机轴径向轧环锻制，热处理中频感应淬火后，车加工规格：Φ2867mm×Φ2545mm×190mm锻件，如图2所示。

2　检验方法与试验数据

（1）取样破坏42CrMoA回转支承锻件。取截面切片进行试验分析，另取油槽外径横向裂纹处试样进行金相分析。如图3所示。

（2）化学分析采用德国SPECTROTESTTXC02直读光谱仪、红外硫碳分析仪、HON—3000氢氧氮分析仪。复验钢锭及裂纹处化学成分。比对后无较大差别都在标准要求范围内，判定为合格。原材料采购要求同熔炼成分与化学复验成分，如表1所示。

（3）力学分析锻件本件取加高件试样后进行室温力学试验，试验值也均在要求范围内（见表2）。

（4）解剖检查支承滚道解剖后检查项目如表3所示，硬化层表面硬度值居于要求范围中间，硬化层组织级别较好。非金属夹杂物虽然在范围内，但是硫化物有所偏高，暂时还不能排除夹杂过多、聚集在一起引起的缺陷。低倍组织中，中心疏松和偏析的级别也有所偏高，但还在合格范围内，基本晶粒度合格。

（5）裂纹金相分析一般对于淬火试样来说，常见情况是淬火裂纹或低倍缺陷。前者是热处理过程中出现问题，后者则是原材料的问题。取位于滚道油槽内裂纹处试样，取样要注意一定要带有裂纹末端的试样，经过金相检测后，观察滚道裂纹形貌：裂纹并不连贯，共由三段组成，中间有细裂纹相连，其边缘和尾部形态均为圆弧状和圆钝状，裂纹的垂直深度约6.8mm，如图4、图5所示。

观察其组织，裂纹边缘及其两侧均未观察到脱碳及其他的异常组织，中频感应淬火组织正常，基体呈偏析状态分布的马氏体+少量铁素体组织，如图6所示。

3　检查结论

首先，裂纹附近无细小分布的圆形或椭圆形暗点和孔隙，可以排除是疏松引起的裂纹。

其次，非金属夹杂物整体分布较均匀，裂纹附近无密集型夹杂或不规则形状夹渣，可以排除是夹杂物引起的裂纹。

第三，解剖检查晶粒度均匀且较细，且无过烧组织，因此并非金属材料加热时过热引起的脆性裂纹。

第四，由于裂纹边缘及两侧未观察到脱碳及其他异常组织，所以也不是锻造折叠引起的裂纹。

第五，组织较均匀，未成带状分布，裂纹处无明显带状组织，因此也不是受偏析影响。

第六，裂纹随加高件呈横向分布，但未呈放射状分布，且裂纹形态比较平滑，呈圆弧、圆钝状，非曲折刚直，穿晶扩展，也无脱碳，因此也非淬火裂纹。

仔细观察三段裂纹中间相连的小细裂纹不难发现，三段裂纹原本是分开的，但相邻较近，后受外力挤压，才产生小裂纹使之连在一起，而裂纹内壁有氧化现象，钢中内部小气孔导致。其会产生在铸件的所有部位，而且会成群出现，钢材在辗压轧制过程中，使内部气孔扩散形成裂纹，并串联在一起。而这样的气孔形成原因大多还是钢中含有大量的气体，气体溶解于金属中是一个可逆的过程，温度升高，溶解度增加，反之则降低。液态金属冷却过程中，过饱和气体从里面不断析出，还有些气体原子未扩散到金属表面，而是在内部聚合成气孔，还有可能是钢锭模内壁清理不良或不干燥等，因此滚道油槽部位裂纹的原因是材料内部气孔缺陷所致。

来源： 金属加工（热加工）

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