S45C 鋼零件鍍鋅后表面生銹分析

張 瑞，李英奎，方 圓

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210000）

S45C 鋼主要用于冷床輥道連接的連接件，用戶使用地區(qū)靠近沿海，因此對成品的耐腐蝕性能要求較高，防銹方式為表面鍍鋅處理。某廠對一批S45C 鋼零件表面鍍鋅后，發(fā)現(xiàn)成品表面存在坑點，在冷床上裝配使用后快速的腐蝕生銹，發(fā)生快速生銹的零件比例較小，占比約1%，生銹的零件需要進(jìn)行更換，對該廠的生產(chǎn)效率產(chǎn)生了較大的影響[1]。

鍍鋅產(chǎn)品快速生銹的原因較多，零件在鍍鋅前表面未清理干凈或表面存在凹坑，在電鍍過程中異物遮擋處和凹坑處鍍層無法完全覆蓋，易在這類地方發(fā)生腐蝕，造成電鍍產(chǎn)品無法起到防銹作用。在電鍍過程中，電鍍質(zhì)量不過關(guān)，如鍍層有缺陷、電鍍后未進(jìn)行鈍化處理等，在此類缺陷處易發(fā)生腐蝕，造成電鍍產(chǎn)品起不到防銹作用。電鍍產(chǎn)品對儲存有一定要求，如在腐蝕性氣氛或高溫高濕環(huán)境中會對鍍層產(chǎn)生破壞，造成電鍍產(chǎn)品起不到防銹作用。

對該廠的生產(chǎn)過程進(jìn)行經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，零件的加工工藝路線為圓鋼下料——中心掏孔——表面車削——零件清洗——電鍍鋅。客戶將130mm 規(guī)格圓鋼帶鋸下料成20cm 長的料段，將料段的心部鉆孔掏空，表面由外向內(nèi)車削成橢圓形，對車削完的零件，客戶使用防銹油涂抹，放入鐵框內(nèi)在廠房內(nèi)擺放，現(xiàn)場做好零件的防銹，避免了零件表面銹蝕后產(chǎn)生銹坑，影響電鍍表面質(zhì)量；客戶將車削完的零件用鐵框運(yùn)輸?shù)诫婂儚S，電鍍前對零件進(jìn)行清洗，現(xiàn)場觀察零件表面清洗干凈，表面無雜物等，電鍍過程無異常。對電鍍完的產(chǎn)品進(jìn)行表面檢查，發(fā)現(xiàn)個別電鍍產(chǎn)品表面有坑點，從現(xiàn)場取一個電鍍后表面有坑點的成品試樣，筆者對其進(jìn)行理化檢驗和分析。

1 理化分析

1.1 宏觀檢驗

成品表面坑點的宏觀形貌見圖1，可見鍍鋅成品表面有明顯的坑點，坑點分布較為分散，從零件形狀為橢圓狀，用戶對圓鋼的車削量較大，坑點對應(yīng)的位置在圓鋼的內(nèi)部近表位置。

圖1 成品表面坑點件

1.2 化學(xué)成分分析

在材料的橫截面上取樣后，在光譜和碳硫分析儀上測試其化學(xué)成分，結(jié)果見表1，對比雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議，可見化學(xué)成分符合技術(shù)協(xié)議的要求[2]。

表1 成分分析

1.3 低倍檢驗

從成品的橫截面剖開，取低倍薄片進(jìn)行熱酸腐蝕后觀察，低倍組織致密、均勻，未見任何宏觀缺陷，在坑點對應(yīng)圓鋼內(nèi)部位置觀察組織致密，無缺陷。低倍檢測的圖片見圖2。

圖2 低倍

圖3 腐蝕后斑點凹坑處組織形貌 (a100×/b200×)

1.4 金相檢測

在鍍鋅表面坑點處用線切割取橫截面金相試樣，經(jīng)過粗磨、細(xì)磨、拋光和侵蝕后，分別在顯微鏡下觀察，結(jié)果見圖3，坑點深度0.04mm，正常處鍍層清晰可見，坑點附件鍍層破損，坑點底部存在組織變形。

1.5 掃描電鏡檢測

對鍍鋅表面坑點掃描電鏡觀察，結(jié)果見圖4，缺陷處的鍍層與正常處對比，呈破裂狀，坑點整體形貌未觀察到流線形，該處的坑點無法起到防銹作用。

圖4 坑點掃描電鏡觀察

2 分析和討論

（1）從化學(xué)成分分析，材料符合技術(shù)協(xié)議要求。

（2）從試樣最大規(guī)格位置進(jìn)行低倍檢驗，低倍上未發(fā)現(xiàn)宏觀組織缺陷，重點對坑點對應(yīng)圓鋼內(nèi)部的位置觀察，觀察得出組織致密均勻，未發(fā)現(xiàn)缺陷，該圓鋼為130mm，查詢?yōu)?20mm ?480mm 鑄坯軋制，壓縮比達(dá)到11.6；對坑點處金相組織觀察，無裂紋，基體無夾雜物，說明該坑點為后期用戶加工過程中產(chǎn)生的。

（3）通過金相和掃描電鏡觀察，零件表面的電鍍層厚度較為一致，鍍層均勻，同時電鍍產(chǎn)品使用生銹的比例較低，說明客戶的電鍍工藝無異常。

（4）通過低倍檢驗觀察，排除了原材料內(nèi)部的缺陷，成品鍍件上的坑點是在用戶加工過程中產(chǎn)生的；通過對鍍層進(jìn)行金相和掃描電鏡觀察，排除了電鍍工藝的異常，由此推斷鍍件上的坑點是在零件車削后到電鍍前這一過程產(chǎn)生的。通過金相觀察，在金相檢測坑點的底部存在組織變形，說明該處受到外力碰撞；通過掃描電鏡對坑點進(jìn)行形貌觀察，坑點形貌非流線狀，坑點不是鍍鋅后碰撞產(chǎn)生而是鍍鋅前存在坑點，該坑點處鍍層不能完全覆蓋。重點找出車削到電鍍前零件表面產(chǎn)生坑點的原因。

（5）在現(xiàn)場跟蹤客戶加工時，客戶機(jī)加工車削廠和電鍍廠不在一個廠區(qū)，需要將零件從車削廠轉(zhuǎn)運(yùn)到電鍍廠。在車削到鍍鋅前有兩個地方可能發(fā)生碰撞坑點，一個是零件車削過程中刀具抖動，撞擊零件表面產(chǎn)生坑點；另外是零件在車削后轉(zhuǎn)運(yùn)到電鍍廠的過程中發(fā)生碰撞，零件表面產(chǎn)生坑點，和用戶溝通對車削完的零件進(jìn)行表面檢查，從而進(jìn)一步確定坑點產(chǎn)生的原因。

3 解決措施

與用戶交流，用戶在車削完表面未發(fā)現(xiàn)坑點，零件需要從，使用鐵框汽車轉(zhuǎn)運(yùn)，坑點為用戶使用鐵框從車削廠轉(zhuǎn)運(yùn)到鍍鋅廠轉(zhuǎn)運(yùn)零件，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中發(fā)生碰撞產(chǎn)生的，該處坑點在后續(xù)鍍鋅時未能鍍上，從而造成成品表面生銹。建議客戶在鐵框內(nèi)部貼上軟墊后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中對零件加固，防止顛簸抖動。用改進(jìn)后的方式轉(zhuǎn)運(yùn)零件，零件在鍍鋅后未發(fā)現(xiàn)表面有坑點，產(chǎn)品使用防銹效果良好。

4 結(jié)論

鍍鋅后生銹的原因是零件在運(yùn)輸過程中碰撞產(chǎn)生坑點，該處鍍鋅時鍍層無法覆蓋完全，從而無法起到防銹作用，通過加強(qiáng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程零件的防護(hù)，杜絕碰撞坑點的產(chǎn)生，解決了S45C 鋼零件鍍鋅表面生銹的問題。