45鋼熱頂鍛裂紋原因分析

程少鵬

（承德建龍特殊鋼有限公司，河北 承德 067201）

45鋼是最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好，廣泛應用于機械制造行業。通常在調質處理或正火狀態下使用，主要用于制造強度高的運動件，如透平機葉輪、壓縮機活塞、軸、齒輪、齒條、蝸桿等，要求零件表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有高強度和高韌性。

頂鍛試驗是指在室溫或者加熱狀態下沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣按照規定的鍛壓比壓縮，檢驗金屬承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬表面缺陷以判斷產品表面質量的一種工藝試驗方法。

1 試樣檢驗

某鋼廠生產的45鋼圓鋼進行熱頂鍛試驗時出現開裂缺陷，為了分析熱頂鍛開裂原因，對缺陷樣品進行了理化檢驗并分析。

1.1 化學成分分析

在缺陷樣品上取樣，用ARL4460直讀光譜儀進行化學成分分析，具體見表1。由分析結果可以看出，圓鋼成分符合45鋼成分設計要求。

1.2 宏觀檢驗

熱頂鍛裂紋宏觀形態見圖1。由圖中所示，裂紋沿圓鋼縱向呈弧形分布，長度延伸至試樣兩端。開裂處裂紋深度和寬度不均勻，試樣中間部位裂紋最嚴重，最深可達1mm，最寬可達1mm。

1.3 微觀分析

在裂紋最嚴重處取樣，用掃描電鏡進行分析，如圖2、3所示。由圖2可以看出裂紋較深，開裂深度和寬度不均勻，在軋制中形成，已經嚴重氧化，在熱頂鍛時擴展，最深處達1mm，最寬處達1mm。長度延伸至試樣兩端，除粗大弧形裂紋，還有與之平行的細小弧型裂紋。由圖3可以看出在裂紋斷口處存在夾渣顆粒形貌。

對裂紋處斷口觀察到的嚴重夾渣顆粒帶形貌進行能譜分析，夾渣顆粒主要成分如圖4所示。

圖1 熱頂鍛裂紋宏觀形態

圖2 熱頂鍛裂紋處斷口形貌

表1 圓鋼化學成分（質量分數）%

圖3 裂紋處側面發現的夾渣顆粒形貌

圖4 裂紋處斷口觀察到的嚴重夾渣顆粒帶形貌

2 分析與討論

熱頂鍛開裂的原因主要是鑄坯質量和軋制工藝兩個方面。一般情況下，鑄坯中的輕微缺陷在軋制過程中可以消除，但較嚴重的缺陷在軋制過程中是不能消除的。如鑄坯夾渣缺陷，軋制時夾渣物殘留于鋼中，形成裂紋，在熱頂鍛時裂紋進一步擴展，形成熱頂鍛開裂缺陷。圓鋼軋制過程中產生的裂紋、折疊、劃傷、褶皺等缺陷，在熱頂鍛過程中也會導致開裂。

對45鋼熱頂鍛開裂原因進行分析，在圓鋼熱頂鍛裂紋側面都發現了較多的夾渣，表明圓鋼表面或淺表面存在較多的夾渣缺陷，是引起熱頂鍛裂紋的主要原因。這些導致產生裂紋的夾渣是結晶器保護渣卷入連鑄坯形成的淺表面夾渣，在軋制中形成縱向裂紋，在熱頂鍛中裂紋擴展放大所形成。

3 結 語

（1）45鋼圓鋼熱頂鍛開裂的主要原因為鑄坯表面或皮下夾渣引起的，在軋制時形成縱向裂紋，在熱頂鍛時裂紋擴展放大。

（2）圓鋼中存在夾渣是結晶器保護渣卷入連鑄坯形成的淺表面夾渣，軋制后存留于圓鋼表面或皮下。