废品率100%，环形锻件裂纹源于锻造折叠

作者：刘桂江、刘晓斌、许强

单位：东北特钢集团抚顺特殊钢股份有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

某零部件锻造厂在加工18CrMnTiH环形毛坯件时，发现存在裂纹废品，裂纹缺陷较大，废品率较高，并对裂纹缺陷进行了初步检验，认为该裂纹产生于原料棒材原始裂纹。针对此情况，对裂纹零件进行了检验，并到锻造厂加工现场检查废品情况，以观察宏观缺陷，确定裂纹产生原因。

一、缺陷件宏观形貌

零件加工流程：锯切下料→感应加热→锻造→粗车（单面车去2mm），裂纹废品发现在粗车光表面上。这批棒材下料完成锻造800余件，锻后车削过程发现200件左右废品。实际到加工现场确认后发现：完成车削的200件左右全部存在裂纹，废品率为100%。废品件的宏观形貌如图1、图2所示，裂纹局部如图3所示，在废品中随机挑选多件，如图4所示。

图1 零件背面

图2 零件正面

图3 裂纹局部

图4 多个废品件

通过宏观观察，可以发现裂纹均位于零件背面接近中孔附近，多数裂纹长度40mm左右，形态均略呈弧形，多个废品上裂纹缺陷的形态大体相近，个别零件上折叠痕迹明显。裂纹位置如果对应锻造前料段上，应为料段内部某横截面，原料棒材整支经过超声波检测，几乎可排除这个位置存在裂纹的可能性。

二、理化检验

（1）化学成分

如附表所示，废品零件化学成分符合标准要求，不是导致零件产生裂纹的原因。

零件的化学成分（质量分数）  （%）

（2）着色渗透

因粗车后废品率100%，推测车光前锻件上应存在裂纹，所以在锻造后未进行车光零件中随机选取2件进行了着色渗透检验，如图5、图6所示，经着色渗透后，零件背面接近内孔部位存在多处渗透剂聚集，表明粗车前锻造后的毛坯件上即存在裂纹缺陷。

图5 零件经着色渗透后

图6 着色渗透后裂纹局部

（3）金相检验

如图3所示，在零件裂纹缺陷位置取样，在垂直裂纹方向上进行磨抛制样，在光学显微镜下由外侧开始，沿裂纹延伸痕迹逐步观察裂纹形貌。裂纹始端开口明显，呈微小角度逐渐向内扩展，总体呈掀起状，末端逐渐无开口，呈毛细状延伸，放大后可见裂纹内存在明显氧化现象，如图7~图12所示；腐蚀后（4%硝酸酒精溶液），组织为正常铁素体珠光体组织，有轻微脱碳；锻造变形产生的金属流线痕迹清晰可见，裂纹的扩展方向整体与该流线平行。

图7 裂纹末端（50×）

图8 裂纹始端（50×）

图9 裂纹末端（200×）

图10 裂纹始端（200×）

图11 裂纹末端（腐蚀后，100×）

图12 裂纹始端（腐蚀后，100×）

三、结束语

宏观上废品率100%，多个废品件上缺陷形态具有一致性，分布位置具有规律性；随机选取的未粗车的锻后件经着色渗透后有渗透剂聚集，表明粗车前锻造后的毛坯件上即存在裂纹；微观上裂纹始端开口明显，近平行于表面逐渐向内扩展，末端逐渐无开口，呈毛细状延伸；裂纹内存在明显氧化、轻微脱碳现象，裂纹的扩展方向与锻造金属流线痕迹平行。这些特征均表明该裂纹产生于锻造过程，是一种锻造折叠，通过控制合理的毛料体积，修改工艺及模具形状，定期进行模具检查和更换可减少此类折叠缺陷的产生。

参考文献：略