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40Cr 锻钢曲轴毛坯调质裂纹分析及技术对策第一拖拉机股份有限公司锻造厂 (洛阳 471004) 李克生 王阔军 田进安摘 要 对40Cr 锻钢曲轴毛坯的调质裂纹进行了分析,从材料成分、热处理工艺和锻造工艺等方面探讨了减少裂纹的途径,在保证曲轴性能的前提下,有效地降低了质量成本。
关键词 曲轴 裂纹 成本曲轴是发动机中的关键零件,它的质量好坏对发动机的性能有重大影响。
为此,确保曲轴的设计性能,减少大量生产过程中产生的淬裂报废乃至为重要。
我厂是生产锻钢曲轴毛坯的大型锻造厂,年产各类曲轴15万支左右,其中以40Cr 材质者居多。
图1为一种40Cr 曲轴的实物照片,表1和表2为该曲轴的化学成分和机械性能要求。
表1 40Cr 曲轴的化学成分要求%材质CSiMnPSCrCu40Cr 0.41~0.440.17~0.370.60~0.80 0.035 0.0350.95~1.10 0.2表2 用户对40Cr 曲轴的性能及金相组织要求s /M Pa b /M Pa 5/% /%A ku /J 金相组织 6208401245474级1 化学成分对曲轴性能的影响1.1 非金属夹杂物对曲轴性能的影响非金属夹杂物包括硫化物、硅酸盐、铝酸盐等复合夹杂物,这些非金属夹杂物积聚严重时将割裂金属基体材料的连续性,使 bb 和A k 值明显降低[1]。
在生产实际中经常发现曲轴在调质后校直时发生断裂,笔者曾在扫描电镜下观察断裂曲轴的断口形貌,发现断口处有明显的夹杂现象,见图2。
因此,为保证曲轴的性能,锻坯中非金属夹杂物的级别应严格按照GB/T10569-1989评级图标准控制在2.5级以内。
1.2 微量元素对曲轴淬透性及性能的影响通常情况下微量合金元素会改变曲轴调质后的机械性能,但随着微量元素总量的增加及配伍的不当,曲轴的淬裂倾向将明显增大。
微量元素对调质工序的影响集中体现在提高曲轴的淬透性上。
据资料介绍,微量合金元素总和达到0.2%的45#钢,其淬透性明显增高。
第28卷第1期 2010年1月 物理测试Physics Examination and Testing Vol.28,No.1Jan.201040Cr 调质热处理性能不合格原因分析肖 君, 李 苹(首钢水城钢铁集团股份有限公司技术中心,贵州水城553028)摘 要:通过对首钢水城钢铁集团股份有限公司生产的40Cr 钢在试验中力学性能不达标进行原因分析,从而找到操作中存在的问题,并浅析了工艺对组织、性能的影响机理。
关键词:成分;性能;显微组织;调质热处理;回火;淬火中图分类号:T G 115.5 文献标志码:A 文章编号:100120777(2010)0120050203R eason for U nqu alif ied 40Cr After Q uenching andHigh T emperature T emperingXIAO J un , L I Ping(Technical Center of Shuicheng Iron &Steel Co Ltd ,Shuicheng 553028,Guizhou ,China )Abstract :In order to find out the inadequacy in operation by analyzing the reason why the 40Cr steel produced in Shuicheng Iron &Steel Co Ltd could not pass the mechanical capability standard test.Furthermore ,simply analyzed how the technology affects the structure and f unction.K ey w ords :component ;mechanical capability ;microstructure ;quenching and high temperature tempering ;tempe 2ring ;hardening作者简介:肖 君(1962—)女,大学本科,工程师; E 2m ail :SGGZZX @ 收稿日期:2009210229 首钢水城钢铁集团股份有限公司生产的40Cr 经热轧成<20、<22的圆棒,按G B/T3077-1999标准要求,圆棒出厂前须经调质热处理后进行力学性能试验,在各项力学性能指标符合要求后则予以出厂,否则不能出厂。
杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂40Cr攻关QC小组2006年6月提高转炉40Cr产品质量一、QC小组概况1、小组QC活动情况2 、成员概况二、选题因此，我们把“提高转炉40Cr产品质量”作为今年QC小组的活动课题。
三、现状调查1、2004年40Cr质量异议，均为钢材表面裂纹或锻打开裂，经我们综合分析认定，主要是钢材纯净度不高、顶锻形变比较小引起。
2、2005年上半年高线、小轧轧制转炉与石钢转炉40Cr铸坯结果如下，差距较大。
因此，我们把提高转炉40Cr综合顶锻完好率作为本次活动的突破口。
四、确定活动目标及目标可行性分析1、2004年高线轧制30炉以上的5个月中也有两个月份的冷顶锻完好率超过了95%，说明提高转炉40Cr产品质量有着一定的工艺基础。
2、虽然转炉40Cr综合顶锻完好率整体上还不高，但高线和小轧在轧制个别规格和个别时间段的产品时冷（热）顶锻完好率均出现了100%，如高线1月份91.5%、2月份100%；小轧2月份φ18mm时也达到了100%。
对其进行认真的研究分析，对进一步提高并稳定转炉40Cr综合顶锻完好率可以带来很大的指导意义。
3、2004年提高HML10产品质量攻关实践的成功给了我们很大的信心。
4、厂党政领导对提高40Cr产品质量高度重视，多次在不同场合表示全力支持，客观上也为本小组活动提供了强有力的组织和资源保障。
因此，最终确定本课题的活动目标为：到2005年年底，转炉40Cr综合顶锻完好率能达到95%以上。
（根据公司相关规定，中轧已基本不轧制转炉40Cr，暂不考虑）五、原因分析1、缺陷调查转炉40Cr顶锻缺陷主要是裂纹和气泡，这是本次活动的重点所在。
2、成分分析采用水平对比法调查分析转炉与石钢在成分控制上的差距：跟踪取样分析，结果如下：4以上因素都会引起铸坯夹杂和气孔，导致轧材顶锻裂纹或气泡缺陷。
因此我们攻关的重点就是，提高钢水纯净度，减少铸坯夹杂和气孔、内裂纹缺陷。
六、影响因素讨论经多方分析，目前影响转炉40Cr钢水纯净度和铸坯内裂纹缺陷的主要因素有以下几个（树图）：我们对每一项均进行了验证，如以下对碳成分的控制做直方图，确认其是非标准型，且样本方差较大，有待进一步控制。
山东石横特钢集团有限公司企业标准Q/STBj05-200840Cr钢坯角部裂纹低倍评级图（第一版）管理部门：技术中心受控状态：发放编号：编制：张吉军审核：批准：陈小武标准化审查：高敏张颖2008-12-18 发布 2008-12-19 实施文件审批单更改履历表40Cr钢坯角部裂纹低倍评级图1 范围本标准仅适用于评定锻造用40Cr连铸坯的横截面酸蚀低倍组织缺陷中的角部裂纹缺陷。
2 引用标准GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法YB/T153 优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图3 试样显示方法试样显示方法按GB/T 226的规定执行。
4 角部裂纹的形貌特征及评定原则4.1 特征在酸蚀试样的角部，距表面有一定深度并与表面垂直，距与之平行的边部距离最大为25mm，当两条裂纹相距2mm时，按一条裂纹计算，裂纹严重时，沿对角线向内部扩展。
4.2 评定原则评级时应首先考虑裂纹的宽度，其次为裂纹的长度和数量以及距表面的距离。
距表面的距离越近，级别应越高。
裂纹总长度为单条裂纹长度之和。
5 评级图片角部裂纹缺陷共分8级。
评级图片边长的实际尺寸为150mm。
各类评级图片见附录A 。
6 评定方法评定缺陷以肉眼可见为限，必要时可用卡尺量出实际尺寸，对照图谱进行评定。
当其严重程度界于相邻两级之间时可评半级。
在进行评定其它尺寸的连铸坯角部裂纹级别时，可根据缺陷评级图按比例缩小或放大。
7 附录7.1 本标准由理化检测中心金相检测室负责解释。
7.2 本标准产生的附录有：1）附录A角部裂纹评级图2）附录B角部裂纹微观组织附录A角部裂纹评级图1.0级评定原则：裂纹最大宽度0.2mm，裂纹单条最大长度15mm，总长度最大为15mm，距表面最小距离8mm。
图A12.0级评定原则：裂纹最大宽度0.2mm，裂纹单条最大长度15mm，总长度最大为30mm，距表面最小距离8mm。
图A23.0级评定原则：裂纹最大宽度0.2mm，裂纹单条最大长度15mm，总长度最大为45mm，距表面最小距离8mm。
40Cr钢铸坯碳元素偏析控制措施及原因浅析黄雁;赵文渊;杨仁强;杨伟勇;唐以宁【摘要】In view of the ingot segregatiaon defects in 40 Cr steel casting billet, the analysis of the segreation values of steel casting billet in different continuous casting process was analyzed by using the carbon sulfur analysis method, and the deviation was calculated. Results show that casting speed control in 0.7-0.75 m/min, degree of superheat control in 15 to 25 ℃, ratio of water control in 0.25 L/kg, mold electromagnetic stirring parameters control in the 180 A3 Hz, electromagnetic stirring parameters control in the 400 A8 HZ conditions, poor casting carbon segregation control with in 0.05％.%针对40Cr铸坯锭型偏析缺陷,利用碳硫分析法对不同连铸工艺条件下该钢种铸坯截面各处碳元素偏析值及偏析极差进行分析.结果表明:连铸拉速控制在0.7-0.75 m/min、过热度控制在15-25℃、比水量控制在0.25L/kg、结晶器电磁搅拌参数控制在180 A、3 Hz(单向旋转)、末端电磁搅拌参数控制在400 A、8 Hz条件下,铸坯碳元素偏析极差可控制在0.05％以内.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2019(041)001【总页数】5页(P21-24,59)【关键词】40Cr;碳偏析;锭型偏析;偏析极差【作者】黄雁;赵文渊;杨仁强;杨伟勇;唐以宁【作者单位】芜湖新兴铸管有限责任公司, 安徽芜湖 241002;芜湖新兴铸管有限责任公司, 安徽芜湖 241002;芜湖新兴铸管有限责任公司, 安徽芜湖 241002;芜湖新兴铸管有限责任公司, 安徽芜湖 241002;芜湖新兴铸管有限责任公司, 安徽芜湖241002【正文语种】中文【中图分类】TF7740Cr是一种低淬透性调质合金钢，经调质处理后具有良好的综合力学性能，是使用最为广泛的合金调质钢钢种之一。
40Cr钢调质后的裂纹原因分析热酸浸试验发现调质后的原材料其周围表面上有贯穿试样全长的纵向裂纹，见图1。
图1 纵向裂纹图2 横向裂纹在调质后发现纵裂的试样圆周上有2~3条裂纹。
这些裂纹均与表面成一定角度，略显弯曲，长1~2㎜不等。
其中一条裂纹从端部向内开裂至试样中心，此裂纹的延伸部分垂直于试样表面，宏观较直，见图１、图２：横向酸浸试面上除裂纹外未发现其它明显的宏观缺陷。
２宏微观检测２.1断口分析横向断口分析，可见裂纹因走向不同而分为两部分，靠近表面的起始部分两壁非常光滑，呈沿加工方向伸长的细长带状组织，具有灰黑色的氧化颜色；与起始部位走向不同的裂纹延伸部分则无此现象。
断口宏观形貌见图3图3 断口宏观形貌2.2金相分析取调质后纵裂的横向取样，在金相显微镜下观察，靠近表面的裂纹起始部分两侧均有明显脱碳层，其内部充满非金相夹杂物，并可见灰色氧化物夹杂。
见图4：靠近裂纹表面处的显微组织500X观察延伸到心部的裂纹末端，其尾部比较尖细，两侧无脱碳现象。
试样的基本组织为回火索氏体，为40Cr钢正常调质组织，见图5图5：裂纹尾部处的表面组织500X2.3轧材的宏观检验另抽查3支未经调质的原材料轧材，其中2支外表面陷约可见纵向裂纹，载取横向试样，磨抛后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，宏观可见试样圆周上有明显与表面呈一定角度略显弯曲的裂纹，深约2㎜。
见图6图6：轧材表面裂纹的宏观形貌3分析与讨论3.1 由图2裂纹的宏观形貌可见，裂纹起始部分与一定角度，且较弯曲，拟是轧制不当，如变形工艺不合理及设备状态不正常，而形成的表面折叠。
有的肉眼可见，有的被轧制面掩盖，经酸洗后方能显示出来。
3.2根据图3的断口宏观形貌，裂纹起始部分在轧制过程中产生，且内壁已氧化，最后轧制道次不能使裂纹焊合。
在轧制过程中，裂纹内壁相互摩擦而形成延长加工方向伸长的金属流变条带。
3.3图4裂纹两侧的严重脱碳现象及裂纹内氧化铁皮被压入，充分说明裂纹的起始部分存在于淬火之前。
40Cr冷镦钢铸坯碳偏析对盘条锭型偏析的影响常桂华;魏元;罗建华;黄玉平;王成青;唐雪峰;杨辉【摘要】针对40Cr冷镦钢盘条内部出现的锭型偏析缺陷,利用化学分析法分析了在不同连铸工艺下该钢种大方坯内部的碳偏析情况,并计算了碳偏析指数和极差.结果表明,铸坯碳偏析影响盘条的锭型偏析,铸坯碳偏析指数极差小于0.14时,盘条锭型偏析满足国标要求.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P24-27)【关键词】40Cr冷镦钢;大方坯;碳偏析;盘条;锭型偏析【作者】常桂华;魏元;罗建华;黄玉平;王成青;唐雪峰;杨辉【作者单位】鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009;鞍钢股份有限公司炼钢总厂,辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司炼钢总厂,辽宁鞍山114021;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009;鞍钢股份有限公司炼钢总厂,辽宁鞍山114021;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009;鞍钢股份有限公司炼钢总厂,辽宁鞍山114021【正文语种】中文【中图分类】TF76940Cr冷镦钢产品主要用来生产变形量大、形状复杂且强度级别高的各类紧固件和各种冷镦成型的零配件，与其他相同强度级别的合金冷镦钢相比，具有优越的冷变形能力和强韧性，其各项性能指标满足8.8、10.9级高强度标准件的技术要求，广泛用于汽车、造船、设备制造、工具、建筑等行业。
鞍钢股份有限公司线材厂于2014年开发生产的规格为Φ5.5~Φ25 mm的40Cr冷镦钢盘条出现了锭型偏析缺陷。
轧材出现锭型偏析缺陷与大方坯的碳偏析有关，文献［1-2］认为，轧材锭型偏析遗传自连铸坯，通过采取提高钢水过热度、降低拉速、降低电磁搅拌强度等措施能减小大方坯的碳偏析，实现控制轧材的锭型偏析。
已有的文献大多是报道锭型偏析的成因以及调整结晶器电磁搅拌强度改善锭型偏析，量化铸坯碳偏析的文献较少。
本文对连铸坯碳偏析指数与盘条锭型偏析级别的关系进行了量化研究，并提出大方坯宏观碳偏析标准，以使40Cr冷镦钢盘条锭型偏析满足国家标准要求。
摘要随着中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，因而模具材料选择及其热处理工艺的选择已在模具制造业中引起广泛的重视。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。
它对模具的制造精度，模具的强度，模具的制造成本，模具的工作寿命有着直接的影响。
本文在分析模具材料和40Cr钢热处理及金相实验基础上，根据模具的选材条件、试样的材料性质，以及40Cr的热处理工艺和金相组织综合分析，根据实际制订出合理的热处理工艺，并根据实验得出数据进行分析。
这样,能使模具达到良好的使用性能和寿命要求的。
同时，满足经济性要求，降低成本。
关键词：模具材料；热处理；热处理工艺；金相组织；目录前言 (3)第一章绪论 (4)1.1模具制造概况 (4)1.2我国模具的发展与现状 (4)1.3模具选材 (5)1.4合金元素对钢性能的影响 (7)1.5实验目的及意义 (9)1.6研究方案技术路线 (10)第二章 40Cr钢的热处理研究分析 (11)2.1 钢的热处理概况 (11)2.2 40Cr钢的热处理 (12)2.2.1 40Cr钢特性 (13)2.2.2 40Cr钢的物理性能 (14)2.2.3 40Cr钢的化学成分 (14)2.2.4 40Cr钢的调质处理 (15)2.2.5 40Gr热处理实验过程 (15)2.3 热处理实验小结 (24)第三章实验总结 (31)4.1 热处理实验总结 (31)4.2 合金元素对钢的影响分析 (34)谢词 (37)参考文献 (38)前言在国家推动经济体制改革、市场经济和国际接轨的形势下，我国模具制造企业和热处理企业像雨后春笋般的涌现。
而模具制造、热处理技术和使用水平的高低是衡量一个国家工业水平的标志，它在基础工业中占有重要地位。
在模具制造中，能否合理的选用模具材料是模具制造的关键问题。
模具材料是模具制造业的物质基础，而材料的热处理则是模具制造的技术基础之一，正确和先进的热处理技术，可以充分发挥模具材料的潜力，可以延长模具的使用寿命，保证模具和机械设备的高精度。
在当前，连铸工艺及其相关的配套技术均获得了较大程度的发展，但为了更有效地进行投资与生产成本控制，逐渐降低大方坯应用率而更多采用小方坯已逐渐成为了当前高碳硬线钢生产的重点研究方向之一［1］。
在初步的应用实践过程中，高碳钢小截面方坯目前仍受到诸如中心偏析、中心缩孔以及内部裂纹等多方面问题的困扰，继而在很大程度上对方坯的质量构成了非常不利的影响，相关研究指出［2］，由于这些缺陷的存在，将会显著增加发生高碳钢盘条拉拔断裂的几率，针对此方面的缺陷问题进行成因与预防控制措施的分析，为高碳钢小截面方坯的生产提供一定参考。
1连铸小方坯中心偏析的原因及预防控制措施1.1连铸小方坯中心偏析产生的原因连铸小方坯产生中心偏析的原因多是因为其中心区域具有C，M n，P和S等溶质元素分布并不是十分均匀的情况，以至于时常会在铸坯横剖面上表现为铸坯中心处溶质元素的浓度出现峰值，而两边的浓度则相对处于更低的水平，再从铸坯纵剖面上的情况来看，其表观形态存在的形式则更多的表现为V形偏析、U形偏析、点状偏析、线状偏析或是缩孔等，整体来看，沿中心线，溶质元素多呈现出近似周期性的波动。
多数时候，连铸方坯中心偏析不足以影响终极产品的质量，在一定范围内是允许存在的。
但诸如含碳量相对较高的硬线、钢帘线钢种以及对C，Mn，S偏析更为敏感的抗氢致开裂管线钢种等特殊钢种，中心偏析则将会对其最终产品的质量以及加工性能等造成不同程度的影响，故一般被认为是一种非常典型的铸坯内部缺陷。
在当前连铸方坯钢种档次持续提升的过程中，铸坯中心偏析的问题实则将愈发变的更加突出。
1.2连铸小方坯中心偏析的防控制措施1.2.1控制连铸拉速在一定范围内有学者进行了其他工艺参数不变情况下单纯改变连铸拉速的试验［3］，以观察对中心偏析的影响水平，其试验结果显示，在拉速不断升高的情况下，则铸坯在结晶器内部的停留时间也将会变的越来越短，钢水的凝固时间也相对被延长，铸坯液芯同时变长，这在一定程度上会将等轴晶的形核与长大推迟，柱状晶区也将会被扩大，促使柱状晶“搭桥”，这将造成有更高的几率会形成小钢锭结构，铸坯中心偏析会被明显加重。
答辩论文方坯铸坯缺陷产生原因及预防措施沈阳东洋制钢有限公司炼钢厂陈世峰2008.6.19方坯铸坯缺陷产生原因及预防措施1.前言由于连铸坯质量问题多发于连铸，因此对连铸质量缺陷进行了分析，总结出发生原因，以减少连铸坯质量问题的发生。
2.铸坯主要有以下几种缺陷： 2.1卷渣2.1.1表面卷渣（见图1） 2.1.2内部卷渣（见图2）图1 图22.2裂纹2.2.1表面裂纹：头部表面裂纹（图3 ）、尾部表面裂纹（见4） 。
图3 图42.2.2内部裂纹（见图5）图52.3气泡缺陷（见图6、见图7）Array Array图6 图73、缺陷产生原因及预防措施3.1卷渣产生原因及预防措施3.1.1表面卷渣产生原因及预防措施产生原因：（1）结晶器内形成渣条，当结晶器内钢液面波动量大于熔渣层厚度时、或挑渣条未挑净时、或在挑渣条过程中将渣条带入结晶器坯壳上时形成卷渣。
（2）在换包或等包降速过程中，由于操作不当造成中包液位较浅，导致中包内钢液形成涡流将中包渣卷进结晶器内，在上浮过程中被坯壳捕作形成卷渣。
（3）调整渣线高度超过液渣层厚度、或有渣条未挑净、等原因时造成颗粒渣被卷到坯壳上而形成卷渣。
（4）在开浇升速前液渣厚度未达到标准，造成颗粒渣或予熔层的保护渣直接与钢液接触，升速过程中在结晶器内造成钢液面发生波动，导致保护渣被卷入到坯壳上，形成卷渣。
（5）中包掉料或有杂物，开浇过程中被钢水冲到结晶器内，从而形成卷渣。
（6）中包内钢液面剧烈波动时，造成中包内覆盖剂被卷入中包钢液中，此时被卷入的覆盖剂受两个力作用：向上的钢水的浮力和向下的钢流股吸力作用，当向下的钢流股吸力大于向上钢水的上浮力时，卷入的覆盖剂就被卷入到结晶器内，在钢流流股的作用下，如被坯壳捕作而形成皮下卷渣，如被向下流股带入液相穴深处而形成内部卷渣。
（7）挑渣条用8#钢线（或细铁线），在钢线上结钢瘤或渣块，有钢瘤的8#线熔断到结晶器钢液内部，如被坯壳捕作到而形成皮下卷渣，如进入液相穴深处而形成内部卷渣。
