34CrNi3MoV鍛件環(huán)狀裂紋淺析

康永斌 樊應(yīng)劍

(中國一重鑄鍛鋼事業(yè)部煉鋼廠，黑龍江161042)

34CrNi3MoV鍛件環(huán)狀裂紋淺析

康永斌 樊應(yīng)劍

(中國一重鑄鍛鋼事業(yè)部煉鋼廠，黑龍江161042)

我公司在生產(chǎn)34CrNi3MoV鍛件時(shí)冒口端環(huán)裂嚴(yán)重，對(duì)此缺陷進(jìn)行了解剖分析。經(jīng)分析，電渣鋼錠熔速過快是造成鍛件環(huán)裂的重要原因。后期采取提高填充比、降低熔速后，無環(huán)狀裂紋產(chǎn)生，大大提高了鍛件合格率。

電渣錠；環(huán)狀裂紋；解剖分析

近期，我公司重熔的材質(zhì)為34CrNi3MoV鋼的電渣錠在鍛造第一火次時(shí)表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)裂紋，該裂紋主要集中在鍛件冒口部位。通過調(diào)查，并未發(fā)現(xiàn)電渣錠過燒或加熱時(shí)間不足等問題。為確定鍛件環(huán)裂紋產(chǎn)生的原因，決定對(duì)產(chǎn)生環(huán)裂紋的鍛件進(jìn)行解剖分析。該鍛件所用的電渣錠為4.5 t，鋼錠直徑740 mm，自耗電極直徑460 mm。采用三七渣重熔，鋁粒脫氧，填充比為0.62，平均熔速為800 kg/h。表1為34CrNi3MoV鋼電極坯和電渣錠化學(xué)成分。

表1 34CrNi3MoV鍛件化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 The chemical compositions of 34CrNi3MoV forgings(mass fraction, %)

1 解剖分析

1.1 取樣

圖1為34CrNi3MoV鍛件在鍛造時(shí)偏冒口端出現(xiàn)的環(huán)裂紋。圖2為冷態(tài)放大的環(huán)裂紋局部照片。

由圖1和圖2可以看出，鍛件周向裂紋連續(xù)密集，且斷口大。對(duì)裂紋部位做化學(xué)成分分析，沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重元素偏析，但O含量達(dá)到了0.0027%，說明裂紋處氧化較為嚴(yán)重，非金屬氧化物夾雜含量較高。將鍛件裂紋嚴(yán)重的部位兩端進(jìn)行鋸切，并將兩端表面加工光滑，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)裂紋邊緣處有大量的縮孔及疏松，形貌如圖3所示。

1.2 高倍分析

對(duì)裂紋處取樣進(jìn)行掃描電鏡及金相夾雜物分析，如圖4和圖5所示。從圖4可以看出，在韌性區(qū)域存在的韌窩較淺并且數(shù)量較少，有大量蜂窩狀微縮孔存在。從圖5可以看出，存在大量的硅酸鹽夾雜物和氧化鋁夾雜物。

圖1 鍛件裂紋
Figure 1 The cracks of forging

圖2 裂紋局部圖
Figure 2 Partial view of crack

2 分析與討論

通過以上解剖不難分析，鍛件產(chǎn)生環(huán)向裂紋主要與電渣錠質(zhì)量有關(guān)。鍛件裂紋周圍存在縮孔及大量夾雜物與電渣鋼錠重熔后期熔速過快有直接的關(guān)系。而填充比小，熔速快是造成電渣錠形成縮孔的直接原因。熔速過快會(huì)造成熔池加深，局部冷卻速度減小，枝晶間距變大，凝固時(shí)間增加，鋼錠發(fā)生疏松、縮孔和偏析的可能性增加。另外，由于熔速增加，電極熔化末端熔滴形成階段以及熔滴穿過渣池滴落的頻率加快，鋼渣反應(yīng)不充分，渣洗效果差，導(dǎo)致一些夾雜物進(jìn)入鋼液產(chǎn)生夾雜。

(a)1#試樣(b)3#試樣

圖3 裂紋低倍照片F(xiàn)igure 3 The macrograph of crack

圖4 掃描電鏡照片

Figure 4 The SEM photograph

3 工藝優(yōu)化

電渣重熔后期熔速過快，熔池深是造成縮孔及夾雜物含量高的直接原因，所以后期工藝優(yōu)化增加了填充比，由原來的0.62增大到0.72，同時(shí)降低了平均熔化速度，由原來的800 kg/h降低到600 kg/h。經(jīng)過模擬，不同填充比的溫度場(chǎng)對(duì)比如圖6所示。從圖6可以看出，直徑460 mm自耗電極重熔熔池深度較深，而530 mm直徑的自耗電極熔池較為淺平，對(duì)結(jié)晶及夾雜物去除有利。

(a)硅酸鹽夾雜物(b)氧化鋁夾雜物

圖5 金相照片F(xiàn)igure 5 Metallograph

圖6 溫度場(chǎng)對(duì)比

Figure 6 The temperature field contrast

經(jīng)過工藝優(yōu)化后，我廠再未出現(xiàn)過鍛造環(huán)裂紋問題，大大提高了鍛件合格率。

4 結(jié)論

(1)鍛件環(huán)裂紋與電渣錠冶煉時(shí)熔速過快、金屬熔池過深導(dǎo)致的縮孔及夾雜物超標(biāo)有關(guān)。

(2)采用大填充比、低熔速工藝大大提高了鋼錠冶金質(zhì)量，解決了鍛造環(huán)裂紋問題。

[1] 李正邦.電渣冶金的理論與實(shí)踐[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[2] 姜周華,董艷伍,耿鑫,等.電渣冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2015.

[3] 耿鑫,姜周華.電渣重熔大型板坯的質(zhì)量控制[J].材料與冶金學(xué)報(bào),2011,10(Sl):86-94.

[4] 周德光,徐君浩.軸承鋼電渣重熔過程中氧的控制及作用研究[J].鋼鐵,1998,33(3):13-17.

編輯 杜青泉

Analysis on Ring Crack of 34CrNi3MoV Forgings

Kang Yongbin，F(xiàn)an Yingjian

There were serious ring cracks on the riser end of 34CrNi3MoV forgings in our company, and the defects have been performed dissecting analysis. It is found that the fast melting velocity of ESR ingot is the important reason for the ring cracks of forging. In later period, the ring cracks haven't occurred by improving the filling ratio and decreasing the melting velocity, which largely increase the qualification rate of forgings.

ESR ingots; ring crack; dissecting analysis

2016—11—02

TG316.1+92

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