GCr15棒材热剪切开裂原因.pdf
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1、37DOI:10.1197y-w1202308009质量控制与失效分析PTCA(PARTA:PHYS.TEST.)2023年第59 卷81理化检验-物理分册GCr15棒材热剪切开裂原因刘月云,杨娥,周杨,彭先锦,田浩(大冶特殊钢有限公司高品质特殊钢湖北省重点实验室,黄石43 50 0 1)摘 要:在对某热轧态的 GCr15棒材进行热剪切下料的过程中,其剪切面有开裂现象。采用宏观观察、超声波检测、化学成分分析、扫描电镜分析及金相检验等方法分析其开裂原因。结果表明:热轧棒材端部的中心应力裂纹是造成剪切开裂的主要原因,棒材端部的中心应力裂纹与棒材轧制后未及时退火或者缓冷有关。关键词:热轧;剪切开裂;
2、中心应力裂纹中图分类号:TG115.5文献标志码:B文章编号:1 0 0 1-40 1 2(2 0 2 3)0 8-0 0 3 7-0 3Cause of hot shear cracking of GCr15 barLIU Yueyun,YANG E,ZHOU Yang,PENG Xianjin,TIAN Hao(Hubei Key Laboratory of High Quality Special Steel,Daye Special Steel Co.,Ltd.,Huangshi 43500l,China)Abstract:In the process of hot shear bla
3、nking of a hot rolled GCr15 bar,there was cracking on the shearsurface.The cracking reason was analyzed by macroscopic observation,ultrasonic testing,chemical compositionanalysis,scanning electron microscope analysis and metallographic examination.The results show that the centralstress crack at the
4、 end of the hot rolled bar was the main cause of shear cracking,and the central stress crack at theend of the bar was related to the failure of timely annealing or slow cooling after rolling.Keywords:hot rolling;shear cracking;central stress crackGCr15钢是高碳铬轴承钢,其耐磨性好、抗疲劳强度高,广泛应用于传动轴上的钢球、滚子及轴套等零件中 1-2
5、 1。钢球及轴套多由圆钢热加工成型,既可以用退火态的圆钢,也可以用热轧态的圆钢。高温剪切下料(锻造温度下料)是指将坏料加热到锻造温度下进行剪切的一种下料工艺,在节能、节材和实现模锻工艺的自动化、连续化等方面有着不可替代的优势 3 。GCr15热轧圆棒的生产工艺为:电弧炉冶炼精炼真空处理连铸红送至连续炉加热连轧成g85mm圆棒精整。为了提高生产效率,套圈生产厂家采用自动下料机床进行加热剪切方式下料,剪切加热温度为1 0 8 0 1 1 2 0,加热方式为高频感应加热,下料后部分剪切面可见裂纹。笔者采用一系列理化检验方法分析了剪切面裂纹形成的原因,以避免收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 3作者
6、简介:刘月云(1 9 8 5一),男,本科,主要从事轴承钢技术研发工作通信作者:杨娥,yang_e_该类问题再次发生。1理化检验1.1宏观观察观察两个端面,两个剪切面均可见横向裂纹,裂纹位于剪切面的下半部分,沿剪切方向变形,剪切面宏观形貌如图1 所示,图中箭头所指为剪切方向。1.2超声波检测为了进一步明确缺陷的分布情况,对剪切面中间部分进行手动超声检测,有裂纹的中间部分有明显的缺陷波,沿圆周面进行3 6 0 径向纵波扫查时,反射波幅有高低变化,并有不同程度的跳动,而沿棒材纵向方向扫查时,波形无明显变化,说明内部缺陷具有明显的方向性,波形特征如图2所示。1.3化学成分分析切取试样,用直读光谱仪对
7、其进行化学成分分析,结果如表1 所示。由表1 可知,其化学成分满足GB/T18254一2 0 1 6 高碳铬轴承钢的要求。38刘月云,等:GCr15棒材热剪切开裂原因理化检验-物理分册a)剪切面1b)剪切面2图1 享剪切面宏观形貌A制门25.0026:00m25:00m26:00mm40%a)波形1b)波形2图2不同部位缺陷的超声检测波形表1试样的化学成分分析结果%质量分数项目CMnSiCrPSCuNiMoA1实测值1.020.330.241.490.0090.0020.050.040.010.039标准值0.951.050.250.450.150.351.401.650.0250.0200.
8、250.250.100.0501.4扫描电镜(SEM)分析和金相检验沿剪切面裂纹部位截取试样,垂直裂纹方向对试样进行研磨抛光,采用扫描电镜观察,裂纹呈锯齿状,靠近剪切面裂纹边缘可见氧化铁,内部裂纹边缘未见氧化铁;整段裂纹边缘均未见大型夹杂物及高温点状氧化产物(见图3)。将试样用硝酸乙醇溶液腐蚀后,置于光学显微镜下观察,靠近剪切面部位裂纹边缘可见轻微脱碳现象,裂纹边缘白亮部分为铁100 um100 ma)开口较宽部位边缘形貌1b)开口较宽部位边缘形貌21mm100umc)开口较窄部位边缘形貌d)内部裂纹形貌图3试样缺陷的SEM形貌39(下转第6 6 页)刘月云,等:GCr15棒材热剪切开裂原因理
9、化检验-物理分册100um100ma)剪切端面裂纹b)内部裂纹图4试样裂纹的显微组织形貌素体,内部裂纹边缘未见脱碳现象。2综合分析平行于直径方向的裂纹位于剪切端面的下半部分。超声波检测时发现,脉冲反射波时有时无,有明显的规律性;出现缺陷波时,缺陷位于近中心部位。由此可判断棒材横截面方向中心部位存在明显具有方向性的线性缺陷。沿棒材纵向进行超声扫查时,一直存在脉冲反射波,说明缺陷沿轧制方向贯穿整个长度。根据剪切面的裂纹形貌特征及超声波检测情况可以判断剪切面出现的裂纹与中心部位缺陷属同一性质,剪切过程中,缺陷发生变形,因此在剪切面上缺陷均位于下半部分。裂纹均呈锯齿状,说明为应力开裂;裂纹边缘未见非金
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