Page 71 - 理化检验-物理分册2024年第四期

王 妍: 40Cr圆钢热顶锻开裂原因

陷, 在随后的热顶锻过程中, 表面缺陷位置产生应力 对其母材进行取样, 并对试样进行热酸浸, 发现
集中, 最终导致圆钢开裂。另有研究认为, 由于连铸 母材表面也存在裂纹缺陷, 该缺陷与圆钢的轴向平
坯自身存在缺陷, 如角部裂纹、 皮下气泡、 皮下夹杂 行, 贯穿整个试样表面, 40Cr圆钢母材表面缺陷宏
等, 在轧制过程中缺陷进一步扩展, 因此在随后的热 观形貌如图2所示。
顶锻过程中, 圆钢发生开裂现象。

某钢厂生产的直径为60mm 的40Cr圆钢在热

顶锻时发生表面开裂现象, 为了提高 40Cr 圆钢热
顶锻的合格率并找出其开裂原因, 笔者采用一系列
理化检验方法分析该热轧圆钢的开裂原因, 并提出
了一些改进措施, 以防止该类问题再次发生。

1 理化检验 图2 40Cr圆钢母材表面缺陷宏观形貌

1.1 宏观观察 1.2 化学成分分析
40Cr圆钢的生产工艺流程为: 120t顶复吹转 在40Cr圆钢热顶锻开裂处截取试样, 将试样磨

平, 采用直读光谱仪对其化学成分进行分析, 结果如

炉冶炼→120t钢包精炼炉精炼→ 连铸 150mm×
表1 所 示。由 表 1 可 知: 试 样 的 化 学 成 分 符 合
150mm ( 长×宽) 方坯( 配有结晶器电磁搅拌和凝固

末端电磁搅拌) →棒材工序→圆钢成品。 GB / T3077 — 2015 《 合金结构钢》 的要求。
截取热顶锻缺陷试样, 对试样进行热酸浸, 热酸 表1 40Cr圆钢的化学成分分析结果 %
浸的方法为: 将体积分数比例为 1∶1 的盐酸和水配 质量分数
项目

置成盐酸水溶液, 将其加热到80℃后保温10min , C Si Mn P S Cr Cu
取出缺陷试样, 清洗、 烘干试样后, 观察试样。热顶 实测值 0.41 0.22 0.69 0.018 0.008 0.85 0.02
锻试样表面存在明显的裂纹, 裂纹与圆钢的轴向平 0.38~ 0.17~ 0.65~ 0.80~
标准值 ≤0.025≤0.015 ≤0.20
行, 并贯 穿 整 个 试 样 表 面, 裂 纹 有 一 定 的 深 度。 0.42 0.30 0.75 1.00
40Cr圆钢热顶锻缺陷宏观形貌如图1所示。
1.3 扫描电镜( SEM ) 分析

在酸洗后圆钢的裂纹处截取规格为 10mm×

10mm×10mm ( 长 × 宽 × 高, 下同) 的试样, 将试
样置于扫描电镜下观察, 结果如图3所示。由图3
可知: 裂纹末端呈圆顿形貌, 没有向基体内部延

伸。经过测量, 裂纹深度约为 50 μ m , 裂纹的宽度

约为250 μ m 。
图1 40Cr圆钢热顶锻缺陷宏观形貌

图3 圆钢试样裂纹的SEM 形貌
1.4 金相检验 60mm×10mm 的金相试样, 再用体积分数为4%

在含裂纹的圆钢上截取并制备规格为10mm× 的硝酸乙醇溶液对试样进行腐蚀, 分别观察圆钢心
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