SWRCH8A冷鐓開裂原因分析

任安超朱 敏周劍華

（1.武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，湖北武漢430081；2.武鋼研究院，湖北武漢430080）

SWRCH8A冷鐓開裂原因分析

任安超1，2朱 敏2周劍華2

（1.武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，湖北武漢430081；2.武鋼研究院，湖北武漢430080）

冷鐓鋼SWRCH8A在使用時變形較大，容易在表面造成開裂，為了改善SWRCH8A鋼的性能，降低冷鐓時開裂的幾率，采用金相檢驗(yàn)、掃描電鏡及能譜分析等手段對開裂試樣進(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果表明：SWRCH8A鋼開裂主要是原材料表面存在線狀缺陷所致，而缺陷周圍組織正常，也未見到大顆粒夾雜，提出改進(jìn)措施。

SWRCH8A；開裂；線狀缺陷

隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝也發(fā)生了根本變化。冷鐓鋼主要用于制造螺栓、螺母等冷鐓成型的零部件，一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，由于其是在常溫下利用金屬塑性加工成型，往往要承受70%以上的總變形量，材料內(nèi)部的組織致密，產(chǎn)品的機(jī)械性能好，材料利用率高，生產(chǎn)效益好，能量消耗低，產(chǎn)品尺寸精度高以及表面質(zhì)量好［1－3］。冷鐓鋼產(chǎn)品具有成分穩(wěn)定，有害元素低，鋼質(zhì)純凈度高，脫碳層小以及表面缺陷少等優(yōu)點(diǎn)，使用時易進(jìn)行球化退火，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定以及淬透性好，需求量較大，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建筑、航空航天以及家用電器等行業(yè)領(lǐng)域。

國內(nèi)某廠生產(chǎn)的SWRCH8A冷鐓鋼作為用戶生產(chǎn)螺帽的原材料，采取的加工工藝為：盤條去鐵皮（機(jī)械除鱗）→酸洗（硫酸30%左右）→水洗（冷水）→磷化→干燥（置空氣中）拉拔→冷鐓。大部分產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程順利，但也存在在最后工序冷鐓時出現(xiàn)開裂的情況，本文對此進(jìn)行了分析研究。

1 冷鐓鋼SWRCH8A的生產(chǎn)工藝

國內(nèi)某廠根據(jù)自身生產(chǎn)工藝設(shè)備的情況，開發(fā)了冷鐓鋼SWRCH8A，采用的生產(chǎn)工藝如下：鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→吹氬→LF爐精煉→連鑄→方坯檢查、驗(yàn)收→方坯加熱→高線軋制→控冷及集卷→成品檢驗(yàn)→入庫。

2 理化檢驗(yàn)及結(jié)果

通過對樣品的組織、裂紋形貌以及裂紋中的成分情況的綜合研究，分析樣品產(chǎn)生開裂的原因，SWRCH8A的實(shí)際化學(xué)成分見表1，從表中可以看出其化學(xué)成分均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

表1 SWRCH8A的主要化學(xué)成分

2.1 宏觀形貌

螺帽表面裂紋如圖1所示。圖1（c）顯示兩端開口較大。

圖1 裂紋宏觀形貌

2.2 掃描電鏡分析

從圖2（a）可以看出，在螺帽邊部存在大量不規(guī)則微裂紋，裂紋約呈450角向內(nèi)伸展，長度不一，裂紋中有CaO類夾雜，見圖2（b）。

圖2 掃描電鏡分析

2.3 金相分析

試樣經(jīng)4%硝酸酒精侵蝕后觀察，試樣組織為鐵素體＋少量的珠光體，見圖3。從盤條取樣酸洗觀察，表面明顯存在線痕，見圖4。

3 分析與討論

從表1和圖3可以得出，SWRCH8A鋼的金相組織和成分均正常。在螺帽缺陷處取截面樣磨制觀察，開裂部位有裂紋，裂紋斜向伸入鋼基，裂紋末端圓滑過渡，非撕裂狀，從裂紋處能譜分析可以看出，裂紋中存有少量的CaO類夾雜，裂紋內(nèi)還嵌有氧化亞鐵（見圖2），裂紋周圍無異常夾雜物聚集大顆粒夾雜物（見圖7）。對螺帽裂紋進(jìn)行侵蝕，裂紋周圍有流變特征，組織為鐵素體＋珠光體（見圖8），裂紋周圍組織無異常特征。對原材料表面酸洗觀察，可以看出表面存在明顯的兩條線痕（見圖4），從圖5和圖6取原材料橫截面觀察，兩條近乎平行的裂紋插入鋼基，裂紋周圍組織正常，未見有大顆粒夾雜物存在，同時裂紋周圍無脫碳現(xiàn)象。綜上分析，螺帽開裂是原材料表面存在線狀缺陷所致。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中由于各架軋機(jī)的孔型中心與軋制中心線、軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)孔型的對中存在偏離，從而出現(xiàn)單側(cè)耳子的現(xiàn)象，最終在產(chǎn)品表面出現(xiàn)線痕。此外由于軋制過程中整個軋機(jī)系統(tǒng)的張力不穩(wěn)定，還可能導(dǎo)致軋制過程中軋件過充滿，從而造成雙側(cè)耳子，以致于產(chǎn)品表面出現(xiàn)兩條線痕［4－7］。

4 結(jié)論及改進(jìn)措施

（1）SWRCH8A鋼冷鐓開裂主要原因?yàn)樵牧媳砻娲嬖诰€狀缺陷所致。

（2）生產(chǎn)過程中及時調(diào)整各架軋機(jī)的孔型中心與軋制中心線、軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)孔型的對中，同時盡量保持恒張力軋制，避免出現(xiàn)耳子現(xiàn)象。

（3）嚴(yán)格控制生產(chǎn)備件質(zhì)量，尤其是導(dǎo)衛(wèi)裝置插件內(nèi)表面質(zhì)量，并精確調(diào)整導(dǎo)衛(wèi)的開口度和扭轉(zhuǎn)角，保證導(dǎo)衛(wèi)安裝中心位置，防止熱劃傷。

［1］ 錢立和.國內(nèi)外冷鐓鋼研究進(jìn)展［J］.軋鋼，2000，（4）：25－29.

［2］ 祖榮祥.高強(qiáng)螺栓鋼的開發(fā)與應(yīng)用［J］.特殊鋼，1995，（2）：16－18.

［3］ 劉建勛，李 壯，徐佩筆，等.鉚螺鋼徽裂原因分析［J］.材料熱處理，2006，35（10）：68，70.

［4］ 帥習(xí)元，陳洪偉，周 勇，等.冷鐓鋼冷鐓開裂原因及其改進(jìn)措施［J］.中國冶金，2008，18（4）：33－38.

［5］ 高永彬，張 力，亓奉友，等冷鐓鋼盤條冷鐓不合格原因分析［J］.金屬制品，2008，34（3）：19.21.

［6］ 劉 遠(yuǎn).冷鐓鋼開裂原因分析及質(zhì)量改進(jìn)措施［J］.金屬材料與冶金工程，2008，36（6）：33.36.

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Analysis of SWRCH8ASteel Cracking in the Cold Heading Process

REN Anchao ZHU Min ZHOU Jianhua

Cold heading SWRCH8Asteel tends to deform in application，with cracks appearing on the surface.To improve the property of cold heading steel and reduce the cracking rate，investigation and analysis are made to the sample pieces of SWRCH8Asteel in the cold－h(huán)eading process under scanning electron microscope through metallographic detection via energy spectrum analysis.The results show that cracking is caused by striation defects，for the organization is normal around defects and large－grained inclusion does not appear.The relative improvement methods are proposed.

SWRCH8A；crack；striation defects

TG115

A

1671－3524（2012）02－0022－03

（責(zé)任編輯：栗 曉）

2012－05－15

任安超（1976～），男，博士生，工程師.E－mail：anchaoren＠163.com