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45钢淬火后出现表面裂纹原因分析及对策毛喆;李亚龙;刘建悟;王洲【摘要】针对公司45钢淬火后出现表面裂纹的现象,通过金相组织和热处理后的应力分析,确定制件表面存在脱碳层是导致淬火开裂的主要原因.从产生脱碳的环节进行查找,通过热处理前机加工余量去除的控制,结合热处理加热方式和防氧化的措施,成功解决了这一问题.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2018(039)002【总页数】3页(P58-60)【关键词】表面裂纹;热处理应力;脱碳【作者】毛喆;李亚龙;刘建悟;王洲【作者单位】保定向阳航空精密机械有限公司热表厂,河北保定 071000;保定向阳航空精密机械有限公司热表厂,河北保定 071000;保定向阳航空精密机械有限公司热表厂,河北保定 071000;保定向阳航空机械有限公司理化计量中心,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TG174.44我公司的45钢制件在淬火后经常出现表面肉眼可见的裂纹，经磁粉探伤后，裂纹显现裂纹深度一度在0.5 mm左右，个别达到1 mm，超出了制件后期的加工余量，导致制件报废。
这类问题主要出现在板材制件上，并且板材厚度在5～15mm范围内都存在。
因此，分析裂纹产生原因及制定相应措施成为了我们思考的问题。
1 制件加工流程简介加工流程为：供料→正火→铣加工板材上下两面→淬火、回火→后续加工。
工序说明：1)材料为热轧退火状态；2)公司没有盐浴炉，正火和淬火均采用箱式电阻炉。
供应板材单边的余量比最终制件的尺寸大1.5 mm左右；3)正火是为了细化晶粒，防止后期淬火产生贯穿性裂纹。
同时提高制件硬度，便于铣加工；4)铣加工要求正火后板材的上下表面各去除1 mm；5)热处理淬火前，制件单面余量有0.5 mm；6)正火和淬火温度都为840±10 ℃，保温时间也相同，正火采用空冷，淬火采用水-油分级淬火。
2 金相组织分析原材料投入生产前，均按GB/T 10561—2005《钢中非金属夹杂物含量的测定》进行了夹杂物分析，均符合要求。
45号钢在加工过程中往往伴随着缺陷的发生，其中裂纹尤为突出。
对试样分析为：
1、抛光态下观察裂纹形貌，裂纹从表面向试样内部扩展，深浅不一，裂纹宽度较宽，尖端较圆钝，裂纹周围没有其它类型夹杂物聚集。
据以上分析，试样表面肉眼可见的裂纹是由非金属夹杂物或显微疏松引起的。
2、对裂纹试样观察，发现试样中存在较多尺寸较大的夹杂物，最大的长约100μm左右，还有部分显微疏松缺陷，裂纹附近区域大夹杂物相对更多。
能谱分析结果表明这些夹杂物主要为硅酸盐类及氧化物。
3、低倍组织可清晰看到在截面上有大量针孔和中心疏松。
针孔和中心疏松是由于非金属夹杂物及气体夹杂所致。
4、对比裂纹和拉速的关系，发现连铸过程拉速过快铸坯冷却组织出现部分碳偏析，导致裂纹。
综上分析最终导致优碳圆钢裂纹的主要原因有：硅酸盐类非金属夹杂物、碳偏析、连铸拉速过快。
为了防止裂纹产生，应采取的措施为：
1、提高冶炼质量，采用挡渣出钢，严格控制冶炼浇注过程中炉渣及耐火材料进入钢液中，去除钢中的杂质，使成分和组织均匀，减轻或消除钢的脆性，提高韧性和塑性。
2、选用高黏度、低结晶温度、快熔速等合理化性能指标的保护渣，适时取样化验以保证炉渣理化指标合格，可以减少铸坯表面裂纹。
3、连铸机实现连铸过程全保护浇注、同时适当降低拉速;严格控制连铸机扇形段的对弧情况，防止吸气;连铸机二冷配水要精确控制，保证水质，保证喷淋管、喷嘴等设备正常运行。
安阳钢铁集团有限责任公司（全文简称安钢）二炼轧厂是新建的一个集脱硫、炼钢、精炼、连铸、轧钢、精整于一体的现代化炼钢、轧钢厂，其中宽板坯连铸机于２００５年８月２９日正式投产并一次热试成功。
该连铸机配备了大量先进技术和成熟工艺，包括结晶器液面自动控制、漏钢预报、动态轻压下、质量在线判定、动态凝固模型等，是目前国际上最先进的现代化板坯连铸机之一。
连铸机主要技术参数：铸坯规格为１５０ｍｍ×（１６００～３２５０）ｍｍ，铸机类型为直弧形，铸坯导向为０～８段，弧形半径为６．６７ｍ，铸机长度为１８．６８７ｍ，拉速范围为０．８～２．０ｍ／ｍｉｎ。
连铸机生产的钢种：碳素结构钢、低合金钢、船板钢、锅炉钢、压力容器钢、汽车大梁钢、桥梁钢、管线钢等八大钢种１钢板表面微裂纹产生的原因表面微裂纹形成于铸坯表面，形状细小，常常隐藏在氧化铁皮下，肉眼无法观察到，轧制后在钢板表面显现出来，严重影响轧钢成材率。
为查明钢板表面微裂纹产生的原因，二炼轧厂进行了大量的工作，包括电镜扫描、酸浸检验和数据跟踪分析等。
钢板表面的微裂纹形态各异，分布位置也不尽相同。
经过跟踪调查和分析，发现钢板表面微裂纹主要分为三类：表面纵裂纹、表面横裂纹、表面龟裂纹。
１．１表面纵裂纹钢板表面纵裂纹位于钢板中间部位，一般长度在１￣１０ｃｍ之间，而有的甚至更短、更细（如发丝），见图１。
在钢板裂纹处取样进行电镜扫描，发现在裂纹底部存在Ｋ，Ｎａ等元素，见图２。
表面纵裂纹产生原因较为复杂，一般发源于结晶器。
主要是由于初生坯壳厚度不均匀，在坯壳薄弱处应力集中。
当该应力超过坯壳的抗拉强度时，在坯壳表面形成裂纹。
二炼轧厂生产的钢板产生裂纹的原因：（１）钢水成分控制不好。
钢种碳含量的变化对表面纵裂纹影响严重，特别是在碳含量进入裂纹敏感区后，出现裂纹的几率更大。
经统计发现：ｗ（Ｃ）在０．０９％￣０．１５％之间的共有４０炉，产生表面纵裂纹的炉次共有７炉，占总炉数的１７．５％；ｗ（Ｃ）大于０．１５％的共有１９２８炉，产生表面纵裂纹的炉次为４１炉，占总炉数的２．１３％。
212管理及其他M anagement and otherQ345R 钢球罐裂纹产生机理及修复工艺研究齐喜岑，杨恒忠，吴晓风（江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 苏州 215031）摘 要：针对液化石油气球罐开罐检验中存在的部分远离焊缝的裂纹，结合其制造工艺及使用环境，分析此类裂纹产生的机理，并针对性的提出消除裂纹的修复工艺方案和预防措施。
关键词：球罐；裂纹；应力腐蚀；焊接残余应力中图分类号：TQ221.211 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0212-2 收稿日期：2021-01作者简介：齐喜岑，男，生于1986年，江苏苏州人，硕士研究生，工程师，研究方向：承压类特种设备安全检测。
球罐作为石油化工行业常用的压力容器，得到广泛的应用。
在球罐的各类缺陷中，裂纹是最常见、危险性最大的一种，因裂纹导致的特大事故就曾经发生过多起，造成巨大的人员伤亡和财产损失。
因此对球罐裂纹产生的机理进行分析和研究具有重要的意义。
通常情况下，裂纹多发生在焊接接头部位，但近日在对某大型球罐开罐检验时，发现多处离焊接接头较远位于母材上的裂纹。
本文通过对球罐的制造工艺及使用环境综合分析，探究裂纹产生的机理，制定了合理的修复方案和预防措施。
1 球罐裂纹类型球罐裂纹按发生的原因大致可归纳为原材料裂纹、焊接裂纹、热处理裂纹、疲劳裂纹腐蚀裂纹和过载裂纹[1]，裂纹主要因素包括材料因素、组装因素、焊接因素、机械损伤等因素。
（1）原材料裂纹主要指母材在加工轧制过程中形成的缺陷，也包括焊接和热处理对母材的影响。
（2）焊接裂纹，球罐在组装时因焊接而产生的缺陷，可以细分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。
（3）热处理裂纹即焊后消除应力的热处理过程产生的，常发生在焊缝的热影响区。
（4）疲劳裂纹是因为结构不合理或材料存在缺陷，造成局部压力过高，经过反复加卸载和应力不断交变产生的裂纹。
（5）腐蚀裂纹是在金属被腐蚀过程中产生的裂纹，典型的腐蚀裂纹是应力腐蚀裂纹（SCC）。
【学术论文】某45钢齿轮断裂分析及改进措施摘要：通过对某设备４５钢齿轮断裂的深入分析，研究了４５钢材料的热处理特性和原工艺存在的问题，对断裂齿轮进行了硬度和显微组织分析，找到了齿轮断裂的原因。
针对该型齿轮特点，改进齿轮加工工艺，增加了齿形粗加工工序，改善了齿轮热处理性能，较好地解决了齿轮加工出现的问题，保证了产品加工质量，为该型齿轮加工提供了参考。
关键词：４５钢齿轮；工艺；热处理；显微组织分析；改进方案齿轮作为传动系统的组成部分，在机械行业有着广泛的应用。
４５钢来源广泛，具有较高的强度和较好的切削加工性，成为加工齿轮的主要原材料之一［１］。
某设备４５钢齿轮在使用过程中出现断裂现象，其形态为沿齿长纵向方向整齿断裂，断裂面两端部分呈金属光泽，纹路清晰，中间部分已氧化，无金属光泽，早已出现裂纹。
本文以该４５钢齿轮断裂为研究对象，从工艺、材料、热处理等方面分析原因，提出改进措施，保证产品质量。
１齿轮零件简介某设备４５钢齿轮结构如图１所示，其中热处理要求：调质处理２２０～２５０ＨＢＷ，齿面淬火５８～６３ＨＲＣ，其他主要基本参数见表１。
2 齿轮加工工艺分析该齿轮的生产流程［２］主要为：毛坯加工（棒料锯割）、粗加工（粗车外形及内孔）、中间热处理（退火、正火、调质）、精加工（精车外形及内孔、割键槽）、齿形加工（插齿、滚齿等）、最终热处理（表面淬火）和表面处理（磷化）等。
由于该齿轮要求一定的综合力学性能，故采用调质工艺作为中间热处理，为后续表面淬火等最终热处理作组织准备。
最终热处理采用高频表面淬火，热处理后不再进行精加工。
由于４５钢淬透性较差，鉴于该齿轮的尺寸、结构和加工工艺，该齿轮在做调质处理时，存在调质层深度未能达到节圆以下部分的可能性，而齿轮在感应加热淬火时在齿根部分存在热影响区，如该区域未能产生调质组织，则会影响该区域的力学性能，使该区域的弯曲疲劳强度降低，存在产生裂纹的隐患。
3 断裂原因分析由于４５钢具有较强的淬火开裂敏感性［３－６］，淬火时会引起齿轮应力的急剧变化，齿轮淬火经过加热、保温和冷却３个过程，期间会发生热胀冷缩体积变化和金相组织变化，从而产生相应的热应力和组织应力。
钢结构焊接裂纹的原因及防治措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验，对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。
焊接裂纹是钢结构在制造过程出现的危害最严重的缺陷,我司主要承担为安阳钢铁备件制造、安装及系统检测、修理,在钢结构的制造过程当中,有时焊缝会出现焊接裂纹,给工程施工带来一定的影响,具体表现在:裂纹能引起严重的应力集中,降低焊接接头的承载能力,任其发展的话最终会导致焊接结构的破坏,降低工程质量,缩短结构寿命,严重时可能造成安全事故,间接延误工期并增加施工成本,影响公司的形象,所以说裂纹在钢结构的制造过程当中一经发现必须彻底清除,进行修补,确保产品质量.以下对钢结构制造过程当中裂纹产生的原因及其防治措施进行分析。
1.内在原因分析及相应的预防措施一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。
1.1.热裂纹热裂纹是指在焊接过程当中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的裂纹,故又称为高温裂纹.其产生的原因是由于焊接熔池在结晶过程当中存在偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质.它们在结晶过程当中以液态间层形式存在,凝固以后的强度也较低,当焊接应力足够大时就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹.此外如果母材的晶界上也存在低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,在一定条件下,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热影响区液化裂纹.总之,热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果.热裂纹特征是:多贯穿在焊缝表面,且断口被氧化成氧化色.它主要的表现形式:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹.针对其产生的原因采取以下预防措施:a)限制钢材和焊材中的硫、磷元素的质量分数.b)改善熔池金属的一次结晶,细化晶粒提高焊缝金属的抗裂性:广泛采用的方法是向焊缝金属中加入细化晶粒的元素.c)控制焊接工艺参数,适当提高焊缝成型系数:可采用多层多道焊法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。
45钢中厚板边部裂纹的原因与控制措施边裂是45钢中厚板的主要质量缺陷之一，会制约产量和质量的提高，影响企业效益。
分析认为边部裂纹缺陷主要由板坯皮下气泡和角部横裂纹造成的。
即：1、45钢的的原板坯边部存在气泡，因为板坯中的气泡在加热和轧制过程中无法愈合，可形成板材边部裂纹。
2、板坯的角裂纹与钢中铝和氮含量、结晶器锥度、二冷有关。
具体原因：1）钢中铝、氮含量铝会对热塑性产生危害，特别是铝和氮同时存在是，生产的AlN在奥氏体晶界沉淀而降低钢的热塑性，增强裂纹敏感性。
因此有效控制钢中氮、铝元素含量很有必要。
2）结晶器锥度若锥度过大，会造成结晶器对坯壳的挤压，同时窄面铜板挤压宽面坯壳导致纵向凹陷产生，并使角部过冷产生角部纵裂纹。
3）二冷二冷工艺对减少横向裂纹很重要，如果在低塑性区进行板坯弯曲或矫直就会导致横裂纹。
为此解决45钢中厚板边部裂纹问题，应按如下操作：1、控制皮下起泡1）控制外来气体进入钢液。
保证原材料清洁干燥（w(H2O)≤0.5%），强化中包烘烤，调整塞棒、滑板、水口之间氩气流量为3-5L/min。
2）优化钢水脱氧工艺控制钢中w(S)≤0.015%,以提高钢的高温韧性；调整LF炉渣成分控制范围，w(SiO2)=8-12%、w(CaO)=48-55%、w(Al2O3)=20-35%、w(FeO) ≤1.0%,白渣操作。
2、控制角裂1）控制铝、氮含量将弱吹氩时间设定为5-10min,减少氮含量。
控制成品w(Als) ≤0.015%,减少因Al与N 结合形成的皮下横裂纹几率。
2）调整结晶器锥度将结晶器窄面锥度适当调小，减少铸坯凝固收缩时与结晶器产生的摩擦力。
3）优化二冷配水调整二冷配水，适当降低二冷水总量，并调整水量在各区域的分配，使得板坯通过矫直区时避开脆性温度区间。
45#钢管断裂原因分析目录1.引言 (1)1.1 45#钢简介 (1)1.1.1 物理参数 (1)1.1.2 化学成分 (1)1.1.4 钢的热处理简介 (1)1.1.5 热处理后力学性能标准 (3)1.2 钢管主要生产工艺 (3)1.3材料的断裂失效 (4)1.3.1 断裂简介 (4)1.3.2 断裂的类型及断口特征 (4)1.3.3 韧性断裂与脆性断裂 (4)1.3.4穿晶（晶界）断裂与沿晶断裂 (5)1.3.5剪切断裂和解理断裂 (5)2 .实验内容 (7)2.1试验样品及仪器 (7)2.1.1试验样品 (7)2.1.2试剂及药品 (7)2.1.3 实验仪器 (8)2.2 实验过程 (8)2.2.1 金相及硬度检测 (8)2.2.1.1金相试样的线切割制备 (8)2.2.1.2金相试样的粗磨及抛光 (9)2.2.1.3腐蚀 (9)2.2.1.4金相检测 (9)2.2.1.5硬度检测 (9)2.2.2 断裂试样的扫描检测 (10)2.2.2.1断面预处理 (10)2.2.2.2试样断口扫描 (10)3实验结果分析与讨论 (11)3.1断口形貌分析 (11)3.2金相组织分析 (12)3.3硬度分析 (13)结论 (15)参考文献 .................................................................... 错误!未定义书签。
45#钢管断裂原因分析1.引言1.1 45#钢简介45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为：S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN 称为：C45 。
国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。
一般，市场现货热轧居多。
冷轧规格1.0至4.0mm之间1.1.1 物理参数1.1.2 化学成分除Fe之外，其他元素及含量如下1.1.4 钢的热处理简介45#钢为优质碳素结构钢，含C量为0.45%，属中碳钢，其优点是硬度不高但易于切削加工，缺点是淬火性能不好，所以如果需要表面硬度较高，又希望发挥45#刚优越的机械性能，常将45#钢作调质（先850℃正火，再840℃淬火加600℃回火处理）加表面淬火（加热温度视情况而定，约860℃左右进行淬火）处理，而不是渗碳加淬火，这样虽然前者获得的表面耐磨性比后者稍低，但保证了其芯部耐冲击的性能。
夹渣
角裂
角裂
中间裂纹
以上的图片存在三个主要的缺陷：其一是角部裂纹。
角部的裂纹在对角线也存在。
其二是中间裂纹，有两条，中间裂纹也叫柱状晶晶间裂纹，它与铸坯时的冷却速度太大有关系。
其三是夹渣。
这个以前已经研究过，就不说了。
其四是中心疏松，这个是在一定程度范围内允许存在的缺陷，但级别不能太高，这个可以评2-2.5级。
角部裂纹的
纵向形貌
夹渣的纵向
形貌
角部裂纹的纵向特征是裂纹细而长，是连续的。
如果压缩比到一定的程度可以被焊合。
夹渣的纵向特征是不连续的短促的黑线，有的已经裂开，它是不会在轧钢过程得到改善的。
角裂
中心疏松
夹渣
这个图片上，夹渣和角部裂纹是不用说的，但中心疏松也很明显，该中心疏松的面积达到截面积的3/ 7左右，评为3级也不多。
该图片为中心疏松的纵向形貌，特征为不连续的短促黑线，这些黑线分布在中心，组织不致密，且存在一定的夹杂物，以偏析为主。
相对而言，比夹渣的影响要轻。
以上所有的图片，主要是裂纹和夹渣的缺陷，这两个缺陷就导致了钢材的不合格，其它的细微地方不用考虑。
