案例分享：45钢盖板裂纹分析

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作者：孟凡涛，刘爱龙，张海洋，王晓庆

单位：山东常林机械集团股份有限公司节能液压元件及系统国家重点实验室

来源：《金属加工（热加工）》杂志

我公司新进一批45钢制盖板（见图1），要求盖板调质后硬度达到25～32HRC，进厂检验时发现有裂纹且多数沿孔口呈弧线延伸。随后对该批盖板进行磁粉探伤，发现部分盖板出现裂纹，如图2所示。

图1  盖板宏观照片

图2  盖板磁粉探伤裂纹照片

一、化学成分及材质硬度分析

对盖板材质使用OBLF 直读光谱仪进行化学成分分析，并用洛氏硬度计检测硬度，结果如表1所示。

表1  盖板化学成分（质量分数）  （%）

从检测结果可以看出，盖板的化学成分符合GB699—1988中45钢要求，硬度检测结果偏低于使用要求。

二、金相组织观察

对盖板进行金相制样（未腐蚀），使用LEICA DM4000M显微镜观察盖板裂纹，金相如图3所示。

图3  盖板裂纹金相

从图3中可以看出裂纹及周边存在大量的非金属夹杂物，根据GB/T10561对非金属夹杂物进行检测,检测结果如表2所示。

表2  非金属夹杂检测结果  （级）

表2结果显示这些非金属夹杂物属硫化物类，这些非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性及疲劳极限，是产生裂纹的原因之一。

对同一盖板不同位置的金相样品腐蚀后观察如图4、图5所示。图4的金相组织为回火索氏体，属于正常组织状态，可满足使用性能。图5的金相组织为晶粒粗大的网状铁素体+珠光体，即魏氏体组织，说明盖板在调质淬火时出现过烧现象，致使组织晶粒粗大，并在适当的冷却速度下很容易形成图片中的金相组织。魏氏体组织的出现会引起钢的强度、韧性和塑性降低，尤其是冲击韧性，这也是产生裂纹的原因之一。

图4  索氏体组织（500×）  

图5  网状铁素体+珠光体

三、盖板裂纹产生的原因分析

该批盖板共400件，其中发现裂纹的有46件，事情发生后及时与供方取得联系。通过与供方沟通及参观现场得知，盖板原材料为薄片钢板，调质工艺的加热温度过高是造成过烧的原因。

从金相可看出原材料中含有大量非金属夹杂物，降低了钢的塑性、韧性及疲劳极限。在调质过程中由于零件过烧出现魏氏体组织，也降低了钢的塑性、韧性，形成较大的内应力，这些都是产生裂纹的隐患。最后零件在加工4个孔的过程中机械加工应力导致工件在其周边产生弧线裂纹。

四、结束语

（1）经理化分析该批工件应予以报废处理。

（2）盖板裂纹形成于机械加工过程。但原材料中的非金属夹杂物及晶粒粗大的魏氏体组织是裂纹形成的根源。

（3）应提高对原材料的管控，完善热处理工艺，减少热处理产生的组织应力以及降低机械加工应力，以杜绝裂纹出现。