某零部件鍛造廠在加工18CrMnTiH環(huán)形毛坯件時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在裂紋廢品，裂紋缺陷較大，廢品率較高，并對(duì)裂紋缺陷進(jìn)行了初步檢驗(yàn)，認(rèn)為該裂紋產(chǎn)生于原料棒材原始裂紋。針對(duì)此情況，對(duì)裂紋零件進(jìn)行了檢驗(yàn)，并到鍛造廠加工現(xiàn)場檢查廢品情況，以觀察宏觀缺陷，確定裂紋產(chǎn)生原因。
一、缺陷件宏觀形貌
零件加工流程：鋸切下料→感應(yīng)加熱→鍛造→粗車（單面車去2mm），裂紋廢品發(fā)現(xiàn)在粗車光表面上。這批棒材下料完成鍛造800余件，鍛后車削過程發(fā)現(xiàn)200件左右廢品。實(shí)際到加工現(xiàn)場確認(rèn)后發(fā)現(xiàn)：完成車削的200件左右全部存在裂紋，廢品率為100%。廢品件的宏觀形貌如圖1、圖2所示，裂紋局部如圖3所示，在廢品中隨機(jī)挑選多件，如圖4所示。
圖1 零件背面
圖2 零件正面
圖3 裂紋局部
圖4 多個(gè)廢品件
通過宏觀觀察，可以發(fā)現(xiàn)裂紋均位于零件背面接近中孔附近，多數(shù)裂紋長度40mm左右，形態(tài)均略呈弧形，多個(gè)廢品上裂紋缺陷的形態(tài)大體相近，個(gè)別零件上折疊痕跡明顯。裂紋位置如果對(duì)應(yīng)鍛造前料段上，應(yīng)為料段內(nèi)部某橫截面，原料棒材整支經(jīng)過超聲波檢測，幾乎可排除這個(gè)位置存在裂紋的可能性。
二、理化檢驗(yàn)
如附表所示，廢品零件化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，不是導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋的原因。
零件的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）
因粗車后廢品率100%，推測車光前鍛件上應(yīng)存在裂紋，所以在鍛造后未進(jìn)行車光零件中隨機(jī)選取2件進(jìn)行了著色滲透檢驗(yàn)，如圖5、圖6所示，經(jīng)著色滲透后，零件背面接近內(nèi)孔部位存在多處滲透劑聚集，表明粗車前鍛造后的毛坯件上即存在裂紋缺陷。
圖5 零件經(jīng)著色滲透后
圖6 著色滲透后裂紋局部
如圖3所示，在零件裂紋缺陷位置取樣，在垂直裂紋方向上進(jìn)行磨拋制樣，在光學(xué)顯微鏡下由外側(cè)開始，沿裂紋延伸痕跡逐步觀察裂紋形貌。裂紋始端開口明顯，呈微小角度逐漸向內(nèi)擴(kuò)展，總體呈掀起狀，末端逐漸無開口，呈毛細(xì)狀延伸，放大后可見裂紋內(nèi)存在明顯氧化現(xiàn)象，如圖7~圖12所示；腐蝕后（4%硝酸酒精溶液），組織為正常鐵素體珠光體組織，有輕微脫碳；鍛造變形產(chǎn)生的金屬流線痕跡清晰可見，裂紋的擴(kuò)展方向整體與該流線平行。
圖7 裂紋末端（50×）
圖8 裂紋始端（50×）
圖9 裂紋末端（200×）
圖10 裂紋始端（200×）
圖11 裂紋末端（腐蝕后，100×）
圖12 裂紋始端（腐蝕后，100×）
三、結(jié)束語
宏觀上廢品率100%，多個(gè)廢品件上缺陷形態(tài)具有一致性，分布位置具有規(guī)律性；隨機(jī)選取的未粗車的鍛后件經(jīng)著色滲透后有滲透劑聚集，表明粗車前鍛造后的毛坯件上即存在裂紋；微觀上裂紋始端開口明顯，近平行于表面逐漸向內(nèi)擴(kuò)展，末端逐漸無開口，呈毛細(xì)狀延伸；裂紋內(nèi)存在明顯氧化、輕微脫碳現(xiàn)象，裂紋的擴(kuò)展方向與鍛造金屬流線痕跡平行。這些特征均表明該裂紋產(chǎn)生于鍛造過程，是一種鍛造折疊，通過控制合理的毛料體積，修改工藝及模具形狀，定期進(jìn)行模具檢查和更換可減少此類折疊缺陷的產(chǎn)生。
作者：劉桂江、劉曉斌、許強(qiáng)
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