包晶钢锭锻造开裂原因分析.pdf

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1、《大型铸锻件》No．6HEAVYCASTINGANDF0RGINGNovember2011包晶钢锭锻造开裂原因分析刘占东岳喜军(东北特钢集团北满特钢锻钢公司，黑龙江161041)摘要：分析了包晶钢锭锻造开裂的原理。控制凝固参数、减少镦粗变形和防止温度不均都能减少钢锭开裂缺陷。关键词：包晶钢锭；锻造；开裂；分析中图分类号：TG316文献标识码：BReasonAnalysisforPeritecticIngotFI~rgingCrackLiuZhandong，YueXijunAbstract：Thispaperhasanalyzedtheforgingcrackr

2、easonforperitecticingot．Itcanreducedtheforgingcrackthatcontrollingthesolidificationparameter，reducingtheupsettingdeformationandavoidingtheinhomogeneoustemper-ature．Keywords：peritecticingot；forgingprocess；crack；analysisFe—C合金在平衡凝固过程中凡是发生包晶反应的钢统称为包晶钢，即碳的质量分数在0．09％～0．53％之间的钢种。钢铁材料的使用性能

3、决定了多数钢种属于包晶钢，各钢厂生产较多。实际生产所指的包晶钢是碳含量在0．08％～0．20％范围的碳钢及合金钢。碳含量超出此范围虽然有包晶反应产物生成，但对塑性恶化作用不明显，质量容易保证。我公司生产的WB36、图1锻件表面横裂图片16Mn、Q345D、14CrNiMoV等包晶钢在锻造过程中Figure1Forgingcrackpicture经常出现表面周身横裂和局部龟裂缺陷，如图1所示。缺陷特点是钢锭初始变形时基本没有缺陷，随着变形逐渐显现，变形量越大开裂越严重。裂口最深35mm，宽度最大20mm，出现开裂锻件基本报废，无法挽救。1缺陷检验观察锻件表面，横

4、裂口明显有撕裂痕，呈现多面体柱状，并且都是在紧邻变形区部位。取样进Figure2Macropictureofcrackcrosssection行酸浸低倍检验，如图2，发现试片横断面存在较严重一般疏松，树枝晶发达，裂口严重部位树枝晶成量越多，即为包晶转变(6—)提供的铁量越最重。切取裂口部位试样进行高倍检查，没有发多、越粗大，其转变产生的体积收缩量越大，使得钢锭产生裂纹的倾向性也增大。包晶转变阶段引现氧化、脱碳现象，也没有夹杂物，试样部位已经有一定的塑性变形，晶粒级别为2～5级，晶粒比起的体积收缩是导致钢锭裂纹产生的主要原因，且该转变主要集中在离包晶相变开始界面

5、较小的较粗大，混晶。区段内(<3mE)，该区段属于钢锭凝固的柱状晶2分析区，是钢锭裂纹的敏感区。为了保证锻件内部致密，需要适当的锻造比。根据文献[4]，包晶钢凝固过程中初生相生原始钢锭锻比不足时采用镦粗工艺增加钢锭直收稿日期：2011--08-19径。在镦粗变形时存在局部拉应力，因此镦粗过17No．6《大型铸锻件》November2011HEAVYCASrnNGANDF0RGING程对包晶区域有一定程度的破坏作用。如图3镦力越大，交界面应力最大，并向锻件内部逐渐减粗过程图示，在Ⅲ变形区由于不均匀变形，在锻件小。与不均匀变形的附加应力结合，造成附加压高度中间部位

6、出现环向(切向)拉应力，并且越靠应力作用减小，附加拉应力作用增大，图1裂口就近外层(表面)越大，同时径向压应力减弱，并且类似于剪切撕裂缺陷。越靠近外层(表面)越小，应力作用与包晶的结晶方向垂直。由于包晶钢锭的柱状(即包晶反应产物晶粒发达，晶粒问结合能力相对较差，宏观表现就是柱状晶区塑性较低，在拉应力足够大时就会造成晶间开裂，裂口与表面垂直。由于锻造镦粗变形速度缓慢，一般小于0．1S～，因此裂纹只能在柱状区扩展，不能延伸至表面高塑性区，缺陷类似于皮下裂纹性质。奎1一工具2一外端3一变形区图4局部压缩Bell,端对延伸和宽展的影响Figure4Theeffecto

7、fouterendontheextensionandwidenwhenpartialcompressing包晶钢锭锻造发生局部龟裂与锻造时温度均匀性也存在一定关系，龟裂呈块状或片状时，分析图3锻件镦粗时变形及应力分布缺陷是由于钢锭锻造时局部低温或加热时阴阳Figure3Deformationandstressdistributionwhenupsetting面、头尾温差大造成，此时高温部分与低温部分塑钢锭拔长变形过程对表面也存在破坏作用，性不同，对应低温区就是低塑性强制变形，产生巨如图4(锻件局部压缩)。拔长时处于变形区外不大附加拉应力，导致钢锭一头或一侧局部

8、开裂。变形的部分称为外端，外端与变形区