42CrMo锻件开裂原因分析与对策

 

 

42CrMo材料是作为减速机结构件的一个重要钢种,对于用这种钢材制造的零部件,要求有强度和韧性良好配合的综合机械性能。由于目前设备、材料及工艺技术操作难于掌握,调质过程中容易使某些零件产生开裂事故,而这些零件与其他零件相比有其明显的特点,只有充分掌握了这些特点才能得到满意的结果。

通常来说,影响锻件调质处理质量的主要因素包括:
(1)成分偏析。42CrMo钢属于中碳合金结构钢,其原材料常存在带状偏析。当经过热压力加工(锻、轧)后,仍保留有成分偏析,经860℃淬火后将出现B上+M混合组织,而B上的冲击韧性是很差的,这种偏析可从退火组织中看到。从42CrMo带状成分偏析能谱分析结果中可以看到铁素体带中的Mo含量比珠光体带中Mo含量高5~6倍,偏析条纹内某些元素的富集十分严重。
(2)气体和夹杂物。42CrMo钢尤其是大截面的原材料中不可避免地含有气体和夹杂物,对中碳合金结构钢而言,由于碳和合金元素的偏析,即使残余含氢量在1.5~2.0ppm,也可能导致锻件在偏析处产生开裂。此外,铝元素的存在对钢也有害:在酸性钢中,当铝含量>0.005%时,铝在脱氧时形成了具有锐角的氧化物,会大大降低这种钢的塑性;在碱性钢中,当铝含量>0.1%时,铝在钢中形成了沿晶界分布的氮化铝,使钢的室温塑性降低。
(3)锻造温度。由于42CrMo钢内部有偏析,当42CrMo钢在氧化性气氛中加热接近固相线,如42CrMo钢始锻温度在1200~1220℃,在此高温持续时间过长就容易产生析出物或杂质等,偏析的晶界因熔点低就有可能开始熔化,氧通过熔化了的晶界侵入并在晶界上形成氧化物,这样会产生局部过烧,形成随后热加工中的重大缺陷之一。
(4)锻造比。当锻造比不足,工件中心变形小,偏析和钢锭原铸态组织仍局部保留,常见的就是钢材的偏析、疏松、微孔等缺陷,粗晶也是最常见的缺陷。锻比过大,机械性能异向性增大,横向机械性能降低较多。
    试验研究表明,42CrMo钢因锻造工艺、热处理工艺等问题,淬火后获得混合组织和复杂的应力分布,工件常常成批开裂或较多地开裂;42CrMo钢锻件经Ac1~Ac3两相区加热淬火,得到马氏体、铁素体的复合组织,消除了常规淬火断口上出现的二次裂纹,马氏体和铁素体构成的复合组织具有最佳强韧性配合;不论42CrMo钢以何种原始状态进行亚温淬火、高温回火后的冲击韧度均明显优于常规调质;对易开裂锻件采用可控气体多用炉进行等温淬火、高温回火、更为稳妥。

2021年1月17日 11:51
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