50Mn-C材質(zhì)船件沖擊不合格原因分析

中國一重軋輥電站事業(yè)部 （黑龍江 161042）馬 奔

中國一重鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠 （黑龍江 161042）黃保國

我公司生產(chǎn)的50Mn-C材質(zhì)船件（如中間軸、螺旋槳軸、彎舵桿等）為船體重要部件之一，在工作過程中起到傳遞力作用，承受較大的扭轉(zhuǎn)力，技術(shù)上對鍛件質(zhì)量要求較高，鍛件鍛后熱處理后需滿足性能要求，且需進(jìn)行整體超聲波無損檢測。近期，我公司生產(chǎn)的某船廠船件中間軸在性能檢驗時其沖擊吸收能量（AKV，共檢船級社GL）未滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，本文對鍛件沖擊性能不合格的殘樣及熱處理工藝執(zhí)行等進(jìn)行解剖分析，分析不合格原因。

1.性能數(shù)據(jù)

鍛件性能檢驗結(jié)果見表1。

表1 鍛件性能檢驗值

從表中可以看出鍛件抗拉強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)要求，但兩端沖擊值都未達(dá)到技術(shù)要求。與本鍛件同材質(zhì)、尺寸相近鍛件各性能指標(biāo)全部滿足技術(shù)要求。

2.熱處理工藝分析

（1）檢查熱處理記錄及熱處理工藝執(zhí)行跟班記錄發(fā)現(xiàn)，裝爐時由于鍛件長度較長（達(dá)15m），剛好裝入現(xiàn)有最長熱處理爐中，導(dǎo)致兩端加熱不均勻，兩端料溫未達(dá)到工藝要求，鍛件未完全奧氏體化。

（2）鍛件空冷時，未及時吊下臺車進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻，造成組織轉(zhuǎn)變過程中鐵素體形態(tài)異常。

3.沖擊斷口分析

宏觀斷口發(fā)現(xiàn)，斷口整體彌散分布著大小不一的“裂紋”，也就是二次裂紋（如圖1所示），說明斷口存在比基體差的弱相，導(dǎo)致在沖擊試驗時，弱相先脫離基體形成試樣的裂紋源，最終導(dǎo)致沖擊值低。二次裂紋的產(chǎn)生主要是化學(xué)成分偏析造成的。

圖1 不合格沖擊斷口

4.金相分析

將沖擊殘樣進(jìn)行了金相分析，發(fā)現(xiàn)鍛件組織為鐵素體（網(wǎng)狀）+珠光體（見圖2），其中鐵素體形態(tài)應(yīng)為塊狀，不應(yīng)為網(wǎng)狀，說明正火空冷時冷速不夠或空冷吊下不及時，直接影響鍛件性能。后經(jīng)驗證存在熱處理時空冷吊下不及時問題。

圖2 金相組織照片

5.化學(xué)成分分析

使用直讀光譜儀對試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表2。

表2 試樣化學(xué)成分實測值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

通過分析發(fā)現(xiàn)，其C、Mn含量都沒有達(dá)到內(nèi)部制訂的內(nèi)控值要求，證明鍛件化學(xué)成分偏析比較嚴(yán)重，因此，驗證了沖擊試樣斷口發(fā)現(xiàn)二次裂紋現(xiàn)象。

6.原因與討論

通過分析可知，鍛件化學(xué)成分偏析，造成沖擊斷口產(chǎn)生二次裂紋；熱處理工藝執(zhí)行過程中，空冷吊下不及時導(dǎo)致冷速過慢，最終組織中鐵素體呈網(wǎng)狀。綜合上述原因，導(dǎo)致鍛件沖擊性能不合格。

在后序生產(chǎn)中，應(yīng)優(yōu)化煉鋼工藝，避免化學(xué)成分偏析產(chǎn)生；熱處理過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工藝，做好過程控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。