SA508-Gr.3C12锻件落锤试验不合格原因分析_王培敏.pdf
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1、铸造与锻造C a s t i n g&F o r g i n g2023年 第5期 热加工108SA508-Gr.3C12锻件落锤试验不合格原因分析王培敏无锡市华尔泰机械制造有限公司 江苏无锡 214001摘要:对材质为SA508Gr.3Cl2 锻件调质态(HTMP)及模拟焊后热处理态(HTMP+SPWHT)进行落锤试验,结果在16出现开裂,不满足采购技术条件及标准要求。通过化学成分分析、力学性能试验、金相检测及落锤试验等,寻找造成该不合格项的问题所在,改进工艺,达到保证产品满足技术要求的目的。关键词:SA508Gr.3Cl2 锻件;调质态;模拟焊后热处理态;落锤试验1 序言我公司生产的材质为
2、SA508Gr.3Cl2,规格为外径800mm、内径350mm、高度300mm的锻件,原材料采用电炉冶炼炉外精炼真空脱氢工艺的钢锭。锻件取样后按规定对试样进行调质(HTMP)及模拟焊后热处理(HTMP+SPWHT),然后按技术规格书要求进行理化检验及落锤试验。由于落锤试验不合格,通过从原材料等各个流程进行分析,确定原因,改进了工艺,保证锻件满足使用要求。2 落锤试验对锻件试样按照ASTM E208-062012标准进行16落锤试验1,试样采用P-3型,每种状态的试样数量4个,调质态试样编号L1L4,模拟焊后热处理态试样编号L7L10。试验结果仅L9、L10合格,不符合技术要求,试样形貌如图1所
3、示。a)HTMP(L1L4)b)HTMP+SPWHT(L7L10)图1经落锤试验的试样形貌3 理化检验3.1 化学成分分析从调质态断裂的拉伸试样端部取化学成分分析试样,经过全定量光谱分析,其成品化学成分复验值符合技术要求(要求值)。化学成分分析结果见表1。3.2 力学性能试验对锻件试样调质态(HTMP)和模拟焊后热处理态(HTMP+SPWHT)进行力学性能试验,结果均符合技术规格书要求,其试验结果见表2。3.3 锻件基体金相检测在落锤试验合格与不合格样品中任选一件样品(合格样品编号 O,不合格样品编号X),进行对比金相检测,样品锻件基体的金相检测结果均符合技术规格书要求,检测结果见表3,显微组
4、织形貌如图2所示。铸造与锻造C a s t i n g&F o r g i n g2023年 第5期 热加工109注:非金属夹杂物检测执行ASTM E452018钢中夹杂物含量的评定方法;晶粒度检测执行ASTM E1122012测定平均粒度的标 准试验方法;显微组织检测执行GB/T 132982015金属显微组织检验方法。a)O试样(200)b)X试样(200)图2显微组织 表1SA508Gr.3Cl2化学成分(质量分数)(%)元素CSiMnPSCrNiMo标准值0.250.150.371.121.580.0080.0050.100.250.571.030.400.60检测值0.190.231
5、.420.0030.0020.140.670.46元素VNbCoCuCaBTiAl标准值0.020.010.250.100.0150.0030.0150.040检测值0.0020.010.020.050.00030.00010.0010.002表2锻件力学性能试验结果 项目Rm/MPaRP0.2/MPaA(%)Z(%)(12)KV/J(21)KV/J标准值6207954501635最小平均值68单个最小值68最小平均值48单个最小值41检测值HTMP6354602769126、148、12288、72、66HTMP+SPWHT6254552670146、152、144114、110、98表3锻
6、件样品基体的金相检测结果项目非金属夹杂物/级晶粒度/级显微组织评定 结果ABCD细粗细粗细粗细粗标准要求221.51.55调质组织O检测结果00000000.55.5贝氏体回火索氏体合格X00000000.55.5合格对上述检测结果进行分析,锻件基体的化学成分、力学性能、金相组织等均符合要求,只有落锤试验出现了3/4试样不合格,因此怀疑是落锤试样堆焊层质量不佳对落锤试验结果产生了影响。相关文献2阐述了焊接热影响区对SA508Gr.3C12钢落锤试验产生不良影响的因素,其中马氏体数量较多是其中影响因素之一。相关文献3也发现焊接热影响区对落锤试验的影响很大。铸造与锻造C a s t i n g&F
7、 o r g i n g2023年 第5期 热加工1104 落锤试样金相分析4.1 光学金相分析在落锤试验合格与不合格样品中任选一件样品(合格样品编号O1,不合格样品编号X1),重点对堆焊与基体交界的热影响区进行对比金相检测,结果见表4。表4堆焊与基体交界的热影响区金相检测结果编号热影响区深度/mm过热区显微组织过热区晶粒度/级其他O13.37(见图3a)贝氏体+回火马氏体(见图4a)5.5X13.20(见图3b)贝氏体+回火马氏体(见图4b)5过热区有微裂纹(见图5)ChemiSEM LoVac)观察断口并拍摄照片,SEM照片显示,基体过热区中有沿晶断口,并存在二次裂纹(见图7)。a)O1试
8、样图8X2试样过热区中的微裂纹(1000)图9X3试样过热区中的微裂纹(1000)b)X1试样图3焊接热影响区全貌a)断口 b)A部位放大图6X1试样落锤试验断口宏观形貌 a)SEM形貌 b)B部位放大图7X1试样熔合线下过热区SEM形貌(沿晶及二次裂纹)a)O1试样(200)b)X1试样(200)图4过热区显微组织形貌图5X1试样过热区中的微裂纹(1000)4.2 扫描电镜断口分析为观察X1试样落锤试验形成的过热区部位断口(见图6)的高倍形貌,用扫描电镜(型号Axia 4.3 试样扩检 由于抽取样品是随机的,为了证明是否是共性问题,再次任意抽取2件不合格样品,编号为 X2和X3作金相检测和
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