42CrMo钢汽车前轴淬火开裂原因分析
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平抛光试样表面后，采用波长色散 X 射线荧光光谱仪 分析常规化学成分和残留微量元素含量，常规化学成 分结果如表 1 所示，Sn、As、B 等残留微量元素含量分 别为 0． 0103% 、0． 010% 、0． 0034% 。
132
表 1 42CrMo 钢前轴的化学成分（ 质量分数，%） Table 1 Chemical composition of 42CrMo steel front axle （ wt%）
图 2 前轴头部（ a） 和工字梁截面（ b） 处的裂纹宏观形貌 Fig． 2 Cracks macro-morphologies at the top （ a） and I-beam section （ b） of front axle
1． 2 化学成分分析 在有裂纹的部位取样，去除试样表面氧化层和磨
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第 38 卷 第 1 期 2013 年 1 月
檴檴檴檴殜 失效分析
HEAT TREATMENT OF METALS
42CrMo 钢汽车前轴淬火开裂原因分析
Vol. 38 No. 1 January 2013
檴檴殜
陈希原
（ 重庆海森机电设备开发公司，重庆 400039）
摘要： 采用化学成分分析、扫描电镜和显微组织观察以及 X 射线能谱分析等方法，对 42CrMo 钢重型汽车前轴锻件淬火开裂的原因 进行分析。结果表明，钢中残留的硼含量异常是造成工件淬火开裂的主要原因，同时原材料中的带状组织偏析和粗大的显微组织 增加了淬火开裂的倾向。 关键词： 42CrMo 钢； 重型汽车前轴； 淬火开裂； 硼含量 中图分类号： TG157 文献标志码： B 文章编号： 0254-6051（ 2013） 01-0131-04
42CrMo 钢 检测值
C 0. 44
Si 0. 22
Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
Cu
Sn
0. 76
0. 0012 0. 010
1. 14
0. 017
0. 194
0. 016 0. 0103
GB / T 3077— 0. 38 ～ 0. 45 0. 17 ～ 0. 37 0. 50 ～ 0. 80 ≤0. 035 ≤0. 035 0. 90 ～ 1. 20 ≤0. 30 0. 15 ～ 0. 25 ≤0. 20
收稿日期： 2012-06-25 作者简介： 陈希原（ 1957—） ，男，浙江温岭人，高级工程师，主要从事热 处理淬火介质、低真空变压热处理、锻造余热淬火和激光表面强化等方 面的热处理工艺研究与现场技术服务，发表论文近 40 篇。联系电话： 023-68966601，E-mail： chxy-005@ 163． com
根据 GB / T 226—1991《钢的低倍组织及缺陷酸 蚀 检 验 法 》，对 有 裂 纹 的 前 轴 工 字 梁 处 横 断 面 做 低 倍 酸侵蚀试验，并按照 GB / T 1979—2001《结构钢低倍 组织缺 陷 金 相 评 级 图》进 行 评 定，结 果 为 一 般 疏 松 1． 0 级、点状偏析1． 0 级，低倍酸侵蚀后的形貌如图 3 所示。
重型车前轴锻件是汽车前桥总成中的重要保安构 件，其材料性能和工件内在质量的好坏将直接关系到 汽车转向系统的安全可靠性和汽车的使用寿命及人身 安全。重型汽车前轴锻件的材料为 42CrMo 钢，其生 产工艺流程为下料→中频加热→模锻成型→余热淬火 →高温回火→喷丸→探伤检查。
按照上述工艺流程，某单位采用国内某钢厂生产 某熔炼炉号的原材料锻造成形及淬火、回火后，经磁粉 探伤检查发现有大量裂纹，造成了大批量的报废，经济 损失严重。为此，从前轴的裂纹形态、化学成分、显微 组织等方面分析了产生淬火开裂的原因，并结合生产 工艺，提出了有效的改进措施。
Analysis on cause of quenching crack of automobile front axle of 42CrMo steel
Chen Xiyuan
（ Chongqing H-Senic Machinery ＆ Electrical Equipment Co． ，Chongqing 400039，China） Abstract： By means of the chemical composition analysis，SEM，microstructure and EDS analysis，the cause of quenching crack of 42CrMo steel automobile front axle forging were analyzed． The results show that the main reason of quenching crack is anomalous exceptional boron content in steel． And，the banded structure in the raw material and the coarse microstructure increase the tendency of quenching crack． Key words： 42CrMo steel； heavy-duty car front axle； quenching crack； boron content
部有一条很深的纵向裂纹，如图 2（ a） 所示，在前轴工 字梁处根部有多条裂纹，如图 2（ b） 所示。
1 理化检验
1． 1 宏观形貌 重型车前轴锻件的外观形貌见图 1，在前轴的头
图 1 重型车前轴的外观 Fig． 1 Appearance of the 38 卷
As 0. 010
B 0. 0034
0. 0005 ～ 0. 0035
由上述分析结果可知，常规化学成分符合 GB / T 3077—1999《合金结构钢》中 42CrMo 钢的要求，但残 留元素 B 的含量异常，并已达到硼钢所要求 0． 0005% ～ 0． 0035% 硼含量范围的上限。为了进一步精确地验证 该批原材料中 B 元素的含量，又采用全谱直读电感耦 合等离子体发射光谱仪（ 简称 ICP） 测定钢中沿晶界分 布的硼含量，其结果为 0． 0026% ，仍然达到硼钢的含 硼量范围，表明该批原材料实际上变为 42CrMoB 钢。 1． 3 低倍酸蚀分析
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表 1 42CrMo 钢前轴的化学成分（ 质量分数，%） Table 1 Chemical composition of 42CrMo steel front axle （ wt%）
图 2 前轴头部（ a） 和工字梁截面（ b） 处的裂纹宏观形貌 Fig． 2 Cracks macro-morphologies at the top （ a） and I-beam section （ b） of front axle
1． 2 化学成分分析 在有裂纹的部位取样，去除试样表面氧化层和磨
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第 38 卷 第 1 期 2013 年 1 月
檴檴檴檴殜 失效分析
HEAT TREATMENT OF METALS
42CrMo 钢汽车前轴淬火开裂原因分析
Vol. 38 No. 1 January 2013
檴檴殜
陈希原
（ 重庆海森机电设备开发公司，重庆 400039）
摘要： 采用化学成分分析、扫描电镜和显微组织观察以及 X 射线能谱分析等方法，对 42CrMo 钢重型汽车前轴锻件淬火开裂的原因 进行分析。结果表明，钢中残留的硼含量异常是造成工件淬火开裂的主要原因，同时原材料中的带状组织偏析和粗大的显微组织 增加了淬火开裂的倾向。 关键词： 42CrMo 钢； 重型汽车前轴； 淬火开裂； 硼含量 中图分类号： TG157 文献标志码： B 文章编号： 0254-6051（ 2013） 01-0131-04
42CrMo 钢 检测值
C 0. 44
Si 0. 22
Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
Cu
Sn
0. 76
0. 0012 0. 010
1. 14
0. 017
0. 194
0. 016 0. 0103
GB / T 3077— 0. 38 ～ 0. 45 0. 17 ～ 0. 37 0. 50 ～ 0. 80 ≤0. 035 ≤0. 035 0. 90 ～ 1. 20 ≤0. 30 0. 15 ～ 0. 25 ≤0. 20
收稿日期： 2012-06-25 作者简介： 陈希原（ 1957—） ，男，浙江温岭人，高级工程师，主要从事热 处理淬火介质、低真空变压热处理、锻造余热淬火和激光表面强化等方 面的热处理工艺研究与现场技术服务，发表论文近 40 篇。联系电话： 023-68966601，E-mail： chxy-005@ 163． com
根据 GB / T 226—1991《钢的低倍组织及缺陷酸 蚀 检 验 法 》，对 有 裂 纹 的 前 轴 工 字 梁 处 横 断 面 做 低 倍 酸侵蚀试验，并按照 GB / T 1979—2001《结构钢低倍 组织缺 陷 金 相 评 级 图》进 行 评 定，结 果 为 一 般 疏 松 1． 0 级、点状偏析1． 0 级，低倍酸侵蚀后的形貌如图 3 所示。
重型车前轴锻件是汽车前桥总成中的重要保安构 件，其材料性能和工件内在质量的好坏将直接关系到 汽车转向系统的安全可靠性和汽车的使用寿命及人身 安全。重型汽车前轴锻件的材料为 42CrMo 钢，其生 产工艺流程为下料→中频加热→模锻成型→余热淬火 →高温回火→喷丸→探伤检查。
按照上述工艺流程，某单位采用国内某钢厂生产 某熔炼炉号的原材料锻造成形及淬火、回火后，经磁粉 探伤检查发现有大量裂纹，造成了大批量的报废，经济 损失严重。为此，从前轴的裂纹形态、化学成分、显微 组织等方面分析了产生淬火开裂的原因，并结合生产 工艺，提出了有效的改进措施。
Analysis on cause of quenching crack of automobile front axle of 42CrMo steel
Chen Xiyuan
（ Chongqing H-Senic Machinery ＆ Electrical Equipment Co． ，Chongqing 400039，China） Abstract： By means of the chemical composition analysis，SEM，microstructure and EDS analysis，the cause of quenching crack of 42CrMo steel automobile front axle forging were analyzed． The results show that the main reason of quenching crack is anomalous exceptional boron content in steel． And，the banded structure in the raw material and the coarse microstructure increase the tendency of quenching crack． Key words： 42CrMo steel； heavy-duty car front axle； quenching crack； boron content
部有一条很深的纵向裂纹，如图 2（ a） 所示，在前轴工 字梁处根部有多条裂纹，如图 2（ b） 所示。
1 理化检验
1． 1 宏观形貌 重型车前轴锻件的外观形貌见图 1，在前轴的头
图 1 重型车前轴的外观 Fig． 1 Appearance of the 38 卷
As 0. 010
B 0. 0034
0. 0005 ～ 0. 0035
由上述分析结果可知，常规化学成分符合 GB / T 3077—1999《合金结构钢》中 42CrMo 钢的要求，但残 留元素 B 的含量异常，并已达到硼钢所要求 0． 0005% ～ 0． 0035% 硼含量范围的上限。为了进一步精确地验证 该批原材料中 B 元素的含量，又采用全谱直读电感耦 合等离子体发射光谱仪（ 简称 ICP） 测定钢中沿晶界分 布的硼含量，其结果为 0． 0026% ，仍然达到硼钢的含 硼量范围，表明该批原材料实际上变为 42CrMoB 钢。 1． 3 低倍酸蚀分析