静力触探机

朱伟华 申景霞 李猛在分析用户提出质量异议的热处理试样时发现，该零件为某厂提供的45钢制作，组织非常特别，表征为晶粒粗大，淬透性差，只淬透了表面非常薄的一层。对原始材料进行了淬火试验，发现此批45钢均存在此类现象。在840℃保温40分钟水淬试验后，发现存在淬透性差、晶粒粗大的现象。这是一个系统的质量缺陷问题。1 缺陷特征和形貌1.1 缺陷特征45钢经过常规淬火工艺，一般来说，具体比较强的淬透能力。淬火试验后，发现只能淬透距表层3-6mm，这很不正常。而且在840℃保温40分钟的情况下，得到的淬火组织居然是非常粗大的异常组织。因此，关键就是要找出组织粗大的原因。粗大的热处理组织强度急剧下降，脆性增强，非常容易开裂。零件的疲劳寿命也大大降低。1.2 缺陷形貌1.2.1热轧后的原始组织原始组织晶粒约为50μm，组织较为粗大，有过热的倾向。但做为使用要求不高的45钢来说，这种组织能够满足一般热处理的要求。下图为原始组织的照片，分别放大500和1500倍。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106201514_300644_2023037_3.jpg1.2.2下图为淬火后，缺陷组织明显，放大500\1000\1500和3000倍的照片。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106201515_300645_2023037_3.jpg可以看到淬火马氏体组织的周围存在比较宽的晶界，该晶界的耐腐蚀性明显低于马氏体组织。部分马氏体的晶粒超过70μm。1.2.3 较好炉次的试样下图为淬火能力较好的组织形貌。在扫描电镜下同样发现存在类似的缺陷，只不过严重程度要小。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106201516_300646_2023037_3.jpg从上图可以看出，仍然存在一些粗大的晶界，但马氏体的量较多。这说明该厂生产的所有45钢均不同程度的存在晶粒粗大，晶界粗宽的现象。2 缺陷分析为了找出原因，分析了各部分的成分，并做了成分的线扫描和点扫描。1、点成分扫描http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106201516_300647_2023037_3.jpg对晶界成分做了全面的分析，发现存在Mn和S元素的偏聚。Mn元素平均在1.00%左右。2、线扫描其中一条晶界：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106201518_300649_2023037_3.jpg从上面的分析可以看出，C、Mn、S等元素都存在不均匀分布，有集中的线状分布。3 结论：从热轧组织上看，存在比较明显的过热迹象，组织粗大，晶粒度在1级左右。淬火后，部分组织转变成马氏体组织，在马氏体晶粒的晶界上，存在较宽的以铁素体为主的粗大晶界，并且晶界上锰和硫的含量较高。综合认为，钢坯在轧制加热过程中，发生了过烧。一般来说，在1250左右℃时，碳钢中的锰和硫极易在边界析出形成硫化锰的夹杂，当钢坯加热温度过高时，晶界首先发生弱化，继而发生粗化、烧损。一旦发生了晶界熔化，晶界处的碳元素就会被氧化形成贫碳区，因此，晶界就会成为粗大铁素体为主的带，并富含夹杂物。这个晶界在后续的热处理过程中不能得到消除和扩散。过烧的钢坯经过轧制后，部分粗大晶界发生了断裂和迁移，仍然存在于钢中，轧制冷却后，钢中的晶粒虽然发生了重结晶和相变，形成了类似过热的平衡态组织，但是，过烧形成的粗大晶界在钢中仍然存在。一旦加热重新奥氏化后，粗大的晶界又重新显示出来，淬火时，奥氏体组织转变为马氏体，而粗大晶界变成为夹有铁素体带的淬火托氏体组织，该组织大大弱化晶粒之间的强度，非常容易造成零件失效和裂纹。4 控制晶粒度的措施4.1理论和实践证明轧钢工序控制终轧温度在Ar3附近，约800～850℃范围内可获得细小均匀的晶粒组织，控制较快的冷却速度也可使晶粒变细，因此控制加热炉加热温度和终轧温度是控制晶粒度的关键。4.2 控制钢的晶粒长大除控制加热温度和终轧温度外，还可通过控制钢中化学成分来细化晶粒，一般方法是采用铝脱氧和加热V、Ti、Nb等合金元素，用铝脱氧时形成高度弥散的氮化铝和Al2O3,这些固体颗粒可成为钢液结晶时的晶粒核心，使晶粒细化。还可以防止钢加热时奥氏体晶粒长大。V、Ti、Nb这些元素能和碳形成微小分散的碳化物，这些碳化物难溶于奥氏体，在钢加热时可阻碍奥氏体晶粒长大，因