40Cr钢调质后的裂纹原因分析

40Cr钢调质后的裂纹原因分析
热酸浸试验
发现调质后的原材料其周围表面上有贯穿试样全长的纵向裂纹，见图1。

图1 纵向裂纹图2 横向裂纹
在调质后发现纵裂的试样圆周上有2~3条裂纹。

这些裂纹均与表面成一定角度，略显弯曲，长1~2㎜不等。

其中一条裂纹从端部向内开裂至试样中心，此裂纹的延伸部分垂直于试样表面，宏观较直，见图１、图２：横向酸浸试面上除裂纹外未发现其它明显的宏观缺陷。

２宏微观检测
２.1断口分析
横向断口分析，可见裂纹因走向不同而分为两部分，靠近表面的起始部分两壁非常光滑，呈沿加工方向伸长的细长带状组织，具有灰黑色的氧化颜色；与起始部位走向不同的裂纹延伸部分则无此现象。

断口宏观形貌见图3
图3 断口宏观形貌
2.2金相分析
取调质后纵裂的横向取样，在金相显微镜下观察，靠近表面的裂纹起始部分两侧均有明显脱碳层，其内部充满非金相夹杂物，并可见灰色氧化物夹杂。

见图4：靠近裂纹表面处的显微组织500X
观察延伸到心部的裂纹末端，其尾部比较尖细，两侧无脱碳现象。

试样的基本组织为回火索氏体，为40Cr钢正常调质组织，见图5
图5：裂纹尾部处的表面组织500X
2.3轧材的宏观检验
另抽查3支未经调质的原材料轧材，其中2支外表面陷约可见纵向裂纹，载取横向试样，磨抛后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，宏观可见试样圆周上有明显与表面呈一定角度略显弯曲的裂纹，深约2㎜。

见图6
图6：轧材表面裂纹的宏观形貌
3分析与讨论
3.1 由图2裂纹的宏观形貌可见，裂纹起始部分与一定角度，且较弯曲，拟是轧制不当，如变形工艺不合理及设备状态不正常，而形成的表面折叠。

有的肉眼可见，有的被轧制面掩盖，经酸洗后方能显示出来。

3.2根据图3的断口宏观形貌，裂纹起始部分在轧制过程中产生，且内壁已氧化，最后轧制道次不能使裂纹焊合。

在轧制过程中，裂纹内壁相互摩擦而形成延长加工方向伸长的金属流变条带。

3.3图4裂纹两侧的严重脱碳现象及裂纹内氧化铁皮被压入，充分说明裂纹的起始部分存在于淬火之前。

3.4由图2、图5可见，裂纹的延伸部分比较刚直，末端尖细，两侧无氧化脱碳现象，可确定为淬火裂纹。

而基本组织为40Cr正常调质组织——回火索氏体，因此推测裂纹非淬火工艺不当所引起。

3.5钢材纵裂对表面的任何小裂口应力集中敏感性最强，通过分析检验结果，对40Cr钢拉伸、冲击试样纵裂的产生过程描述如下：
在钢材轧制过程中，由于轧制不当在钢材表面产生折叠或皱折，保留在钢材表面呈现为小裂口。

由于表面小裂口的出现，原材料在淬火时可产生较大的组织型内应力，在裂口的末端造成应力集中效应。

在表面裂口尖端上的高应力的作用下，以表面裂纹作为裂纹源向心部扩展形成纵裂型的淬火裂纹。

4结论
系钢材在轧制过程中，由于轧制工艺不当产生的表面折叠缺陷，在淬火过程中以此为裂纹源，进一步扩展所致，而与淬火工艺无关。

建议调整轧制工艺，使每道次变形量尽量做到合理，保持轧制温度均匀。

避免孔形侧向过充满和低温轧制，以减少表面折叠缺陷，同时加强表面酸洗，对酸洗后暴露出来的明显裂纹进行充分修磨。