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。
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。
(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。
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
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
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。
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。