40cr锻件接头连接件缺陷分析 -ag尊龙app

 40cr中碳合金钢调质后具有优良的塑韧性和冲击性能的配合，由于其具有优良的综合力学性能，因此在桥梁建设中得到广泛的应用。应用40cr锻件作为连接缆索和桥梁的接头连接件，是桥梁建设中必不可少的缆索连接用配件，此工件作为桥梁上的重要结构件，使用中承受纵向拉伸和频繁冲击作用，要求纵向力学性能较高，尤其是承受冲击能力要求高。

1.材料与工艺

接头连接件加工工序为：圆钢下料→锻造→退火→粗加工→正火 调质→探伤→精加工→镀锌。

40cr锻件接头连接件热处理工艺示意如图1所示，正火880℃保温3h空冷，调质860℃保温3h，pag水溶液控时冷却，580℃保温4.5h出炉空冷，达到硬度要求241～286hbw。

生产中有一批产品件热处理后发现30多件出现开裂，约占这批次工件的1/3。图2为开裂件锯开后肉眼看到的裂纹特征，为工件圆筒部分内表面台阶处纵向裂纹（见图2）。

2.分析过程

为查找工件出现淬火裂纹的原因，对此产品的工艺过程、裂纹宏观形态、化学成分及金相组织等进行了分析。

（1）化学成分检测 

结果如表1所示，化学成分均合格。

表1  40cr钢的化学成分（质量分数）  （%）

（2）金相检验

从工件的开裂部位切取纵向金相试样，经磨制抛光后先不经侵蚀在低倍视场中观察夹杂物的形状、色泽和分布情况，再用4%硝酸酒精溶液侵蚀，置于光学显微镜下观察显微组织。

图3为100倍未腐蚀试样，此处分布有大量的非金属夹杂物，从裂纹试样金相分析可以看出，夹杂物呈条状及点状分布。参照“gb/t10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法”中的评定方法，评定工件中非金属夹杂物，较小黑点为d类环状氧化物评级为2.5~3级，成线状分布黑点为b类氧化铝夹杂物评级为1~1.5级，此处非金属夹杂物较密集。非金属夹杂物这种分布状态对金属材料起到割裂作用，并使金属材料产生明显的各向异性，在淬火时产生的应力作用下促使裂纹产生并沿夹杂物分布扩展，这是导致淬火开裂的直接原因。

图4所示为裂纹附近有少量的“保留板条马氏体相位的回火索氏体”组织，结合工艺过程分析，这种组织只能是在锻造工序中产生，而且锻后正火无法改善，这说明工件锻造工艺控制不当在此部位有过热现象，锻后组织晶粒局部粗大，淬火时得到粗大的板条马氏体，这也是导致淬火开裂的另一原因。

图5为100倍腐蚀试样，可见在金相检测时有的视场中局部存在的带状组织，灰色索氏体、黑色珠光体和白色铁素体共存，属严重偏析组织，经分析为非金属夹杂物缺陷导致热加工（锻造）冷却时铁素体优先在缺陷处形核形成带状铁素体组织。后来对工件进行超声波探伤，结果为局部出现超声波探伤不合格，这也印证了过热的粗大组织和带状组织在工件中的存在。