我公司新進一批45鋼制蓋板（見圖1），要求蓋板調質后硬度達到25～32HRC，進廠檢驗時發現有裂紋且多數沿孔口呈弧線延伸。隨后對該批蓋板進行磁粉探傷，發現部分蓋板出現如圖2所示裂紋。

圖1  蓋板宏觀照片

 圖2  蓋板磁粉探傷裂紋照片

1.化學成分及材質硬度分析

對蓋板材質使用OBLF 直讀光譜儀進行化學成分分析，并用洛氏硬度計檢測硬度，結果如表1所示。

表1 蓋板化學成分（質量分數）（%）

從檢測結果可以看出，蓋板的化學成分符合GB699—1988中45鋼要求，硬度檢測結果偏低于使用要求。

2.金相組織觀察

對蓋板進行金相制樣（未腐蝕），使用LEICA DM4000M顯微鏡觀察蓋板裂紋，金相如圖3所示。

圖3 蓋板裂紋金相

從圖3中可以看出裂紋及周邊存在大量的非金屬夾雜物，根據GB/T10561對非金屬夾雜物進行檢測,檢測結果如表2所示。

表2   非金屬夾雜檢測結果   （級）

表2結果顯示這些非金屬夾雜物屬硫化物類，這些非金屬夾雜物降低了鋼的塑性、韌性及疲勞極限，是產生裂紋的原因之一。   

對同一蓋板不同位置的金相樣品腐蝕后觀察如圖4、圖5所示。圖4的金相組織為回火索氏體，屬于正常組織狀態，可滿足使用性能。

圖4 索氏體組織（500×） 

圖5的金相組織為晶粒粗大的網狀鐵素體+珠光體，即魏氏體組織，說明蓋板在調質淬火時出現過燒現象，致使組織晶粒粗大，并在適當的冷卻速度下很容易形成圖片中的金相組織。魏氏體組織的出現會引起鋼的強度、韌性和塑性降低，尤其是沖擊韌性，這也是產生裂紋的原因之一。

圖5 網狀鐵素體+珠光體（500×）

3.蓋板裂紋產生的原因分析

該批蓋板共400件，其中發現裂紋的有46件，事情發生后及時與供方取得聯系。通過與供方溝通及參觀現場得知，蓋板原材料為薄片鋼板，調質工藝的加熱溫度過高是造成過燒的原因。

從金相可看出原材料中含有大量非金屬夾雜物，降低了鋼的塑性、韌性及疲勞極限。在調質過程中由于零件過燒出現魏氏體組織，也降低了鋼的塑性、韌性，形成較大的內應力，這些都是產生裂紋的隱患。最后零件在加工4個孔的過程中機械加工應力導致工件在其周邊產生弧線裂紋。

4.結語

（1）經理化分析該批工件應予以報廢處理。

（2）蓋板裂紋形成于機械加工過程。但原材料中的非金屬夾雜物及晶粒粗大的魏氏體組織是裂紋形成的根源。

（3）應提高對原材料的管控，完善熱處理工藝，減少熱處理產生的組織應力以及降低機械加工應力，以杜絕裂紋出現。

作者：孟凡濤，劉愛龍，張海洋，王曉慶 

單位：山東常林機械集團股份有限公司