50Mn-C材質船件沖擊不合格原因分析

中國一重軋輥電站事業部 （黑龍江 161042）馬 奔

中國一重鑄鍛鋼事業部水壓機鍛造分廠 （黑龍江 161042）黃保國

我公司生產的50Mn-C材質船件（如中間軸、螺旋槳軸、彎舵桿等）為船體重要部件之一，在工作過程中起到傳遞力作用，承受較大的扭轉力，技術上對鍛件質量要求較高，鍛件鍛后熱處理后需滿足性能要求，且需進行整體超聲波無損檢測。近期，我公司生產的某船廠船件中間軸在性能檢驗時其沖擊吸收能量（AKV，共檢船級社GL）未滿足標準要求，本文對鍛件沖擊性能不合格的殘樣及熱處理工藝執行等進行解剖分析，分析不合格原因。

1.性能數據

鍛件性能檢驗結果見表1。

表1 鍛件性能檢驗值

從表中可以看出鍛件抗拉強度達到技術要求，但兩端沖擊值都未達到技術要求。與本鍛件同材質、尺寸相近鍛件各性能指標全部滿足技術要求。

2.熱處理工藝分析

（1）檢查熱處理記錄及熱處理工藝執行跟班記錄發現，裝爐時由于鍛件長度較長（達15m），剛好裝入現有最長熱處理爐中，導致兩端加熱不均勻，兩端料溫未達到工藝要求，鍛件未完全奧氏體化。

（2）鍛件空冷時，未及時吊下臺車進行鼓風冷卻，造成組織轉變過程中鐵素體形態異常。

3.沖擊斷口分析

宏觀斷口發現，斷口整體彌散分布著大小不一的“裂紋”，也就是二次裂紋（如圖1所示），說明斷口存在比基體差的弱相，導致在沖擊試驗時，弱相先脫離基體形成試樣的裂紋源，最終導致沖擊值低。二次裂紋的產生主要是化學成分偏析造成的。

圖1 不合格沖擊斷口

4.金相分析

將沖擊殘樣進行了金相分析，發現鍛件組織為鐵素體（網狀）+珠光體（見圖2），其中鐵素體形態應為塊狀，不應為網狀，說明正火空冷時冷速不夠或空冷吊下不及時，直接影響鍛件性能。后經驗證存在熱處理時空冷吊下不及時問題。

圖2 金相組織照片

5.化學成分分析

使用直讀光譜儀對試樣進行化學成分分析，結果見表2。

表2 試樣化學成分實測值（質量分數） （%）

通過分析發現，其C、Mn含量都沒有達到內部制訂的內控值要求，證明鍛件化學成分偏析比較嚴重，因此，驗證了沖擊試樣斷口發現二次裂紋現象。

6.原因與討論

通過分析可知，鍛件化學成分偏析，造成沖擊斷口產生二次裂紋；熱處理工藝執行過程中，空冷吊下不及時導致冷速過慢，最終組織中鐵素體呈網狀。綜合上述原因，導致鍛件沖擊性能不合格。

在后序生產中，應優化煉鋼工藝，避免化學成分偏析產生；熱處理過程中，應嚴格執行工藝，做好過程控制，保證產品質量，提高生產效率。