零件锻造裂纹隐患的消除及其分析

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《机械设计与制造》,-./!""%

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零件锻造裂纹隐患的消除及其分析

徐桂兰焦小明(陕西工业职业技术学院，咸阳’$!""")

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【摘要】以磨床虎钳钳口零件的锻造裂纹事故为例，对锻造裂纹形成的原因，从材料性能、零件加

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工工艺、锻造方法、热处理工艺等各方面进行了综合分析与研究，提出了解决这类问题的基本方法和措施，揭示了引起锻件开裂各有关工序之间的内在联系，为保证锻件的锻造质量指出了工艺上应注意的问题。

关键词：锻件；裂纹；研究；措施中图分类号：@A%$B/$C&!

文献标识码：D

（大部分为折线状）裂纹相连或不相连的不规则裂纹，临近区域还有微裂纹。

应力状态的一个重要方法，在生产中得到了广泛的应用。然而锻造工艺及锻造方法对保证这些性能具有很大的影响。锻造工艺不当、锻造方法的缺陷都会对其性能的改善造成不良的后果，甚至会造成较大的质量事故。

$零件的性能与技术要求

本零件是2B"!",高精度磨床上的虎钳钳口零件。零件本身的精度要求不严，但其耐磨性要求比较高。因此其材料选@+钢，热处理技术要求：EFGH+IB$。

该零件的机械加工工艺路线为：下料—锻造#退火#机械回火#发兰#磨削。生产实践表明，零件在淬火、加工#淬火、

回火后出现了大量的裂开现象，从而造成了零件的报废。

!工艺验证

针对出现的问题，我们对其进行了验证。经过再投料生产，情况仍然没有得到改善。为此对该零件进行了以下的调查分析与研究工作。

图$裂纹部位

!/$宏观调查

($)本批工件共投料$!"件，按照其加工工艺路线，淬火回火后，发现++件因开裂而报废；

(!)有+"J的废品件上同时存在纵横向裂纹，裂纹较深，其中横向裂纹有一部分裂透；!"J废品上无横向裂纹，裂纹部位如下图$所示。

!/!零件开裂的微观金相组织检验

针对开裂情况，我们对事故零件进行了金相组织检验，以便为判定零件开裂的真正原因提供有效的依据。其检验情况及结果如下：

($)试样三件，经检验其金相组织为细针状回火马氏体加（图!I图’）；少量残余奥氏体

(!)从试样的金相图片中看出，在裂纹宽度大的地方，有明显的脱碳层，层深"/"HKK左右，主裂纹边界及相邻区域有与主

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锻造作为改变零件形状、改善材料性能、保证良好组织及

!/%零件开裂原因的初步判定

首先对零件的加工工艺进行调查。从零件的机械加工工艺路线可以看出，淬火之前有四个工序。经过核对材料进厂检验记录，零件材质符合要求，机械加工及退火工序中不会出现开裂。由此初步判断引起零件开裂的原因只会在锻造及淬火两个工序之中。

!/*开裂原因及采取措施!/*/$开裂情况分析

从金相图片中见到，零件淬火回火后的金相组织为细针状回火马氏体加少量残余奥氏体，这与正常的淬火回火组织相同，说明淬火回火工艺正确，从而排除了淬火回火引起零件开裂的可能。

试样的金相图片显示，主裂纹的边界处有微小的发纹，这些发纹与主裂纹相互贯通，这些微裂纹有可能在淬火之前已经存在。工件在淬火工序中，强大的组织应力和热应力使微裂纹发展#贯通#扩大而形成主裂纹，从而导致零件开裂而破坏。又从裂纹典型的金相特征#明显的脱碳层可以肯定与主裂纹相贯通的微裂纹是锻造微裂纹。由此可以确定锻造工艺不当是造成零件开裂的主要原因，锻造微裂纹成为淬火后零件开裂的裂纹源。

!/*/!锻造工艺的分析

根据锻造工艺规范，@+,钢的锻造温度范围在+H"LI