江漢石油管理局第四機(jī)械廠 （湖北荊州 434024） 張 鈺 劉 瓊 胡 順 沈 靖

T形接頭一般用于高壓管匯合連接部位，通過(guò)螺紋和密封元件與直管連接，在高壓條件下工作，承受流體的沖擊。由于服役條件苛刻，因此T形接頭需要很高的強(qiáng)度及韌性。該產(chǎn)品形狀如圖1所示。此類產(chǎn)品因形狀復(fù)雜，故熱處理過(guò)程經(jīng)常發(fā)生淬火開裂(見圖2)。

圖1 T形接頭零件

圖2 開裂的T形接頭

1. T形接頭技術(shù)要求

T形接頭材料為42CrMo，技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理27～31HRC。工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→硬度、性能檢驗(yàn)→精加工→探傷→成品。

產(chǎn)品鍛造毛坯經(jīng)氣割飛邊后，采用870℃正火，調(diào)質(zhì)采用圖3所示工藝。

圖3 T形接頭調(diào)質(zhì)熱處理工藝

2. 檢驗(yàn)項(xiàng)目

裂紋處取樣做化學(xué)成分、金相、硬度檢驗(yàn)。

（1）化學(xué)成分 經(jīng)直讀光譜儀分析，接頭用鋼的化學(xué)成分符合42CrMo鋼要求。

（2）顯微組織檢查 在開裂飛邊處取樣進(jìn)行金相組織分析，組織為較粗大的淬火馬氏體＋少量鐵素體＋殘留奧氏體（見圖4）。

圖4 裂紋處粗大的金相組織

經(jīng)檢查，裂縫表面明顯無(wú)脫碳，表明接頭是在淬火過(guò)程中開裂的。

（3）硬度檢查 鍛造毛坯截面由表向里淬火硬度分布見附表。

鍛造毛坯截面由表向里硬度分布

T形接頭硬度指標(biāo)為27～31HRC，檢測(cè)結(jié)果符合技術(shù)要求。

3. 討論

（1）T形接頭鍛造成形工藝對(duì)鍛件流線的影響復(fù)雜，在一只T形接頭上的三處管口處同時(shí)出現(xiàn)縱向裂紋，且裂紋均位于鍛造飛邊上，接頭的開裂應(yīng)與該處晶粒粗大有直接聯(lián)系。

（2）飛邊旁的鍛造表面為厚重的氧化皮覆蓋。飛邊旁的鍛造表面嚴(yán)重的脫碳，而飛邊上僅輕微脫碳。兩者均影響到不同部位的淬火冷卻速度及組織轉(zhuǎn)變速度。

（3）用氧乙炔焰切割鍛造飛邊以及鍛后正火處理不當(dāng)。正火工藝（870℃經(jīng)3h 后空冷）不足以消除金屬熔融層與接頭本體過(guò)渡區(qū)的組織差異，如晶粒粗大等。以上因素的影響，接頭淬火時(shí)外圓不能均勻地冷卻并均勻地發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，致使外圓表面不同位置，以及表層與心部的組織及線脹系數(shù)不同，不同組織轉(zhuǎn)變及體積變化將引起很大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致飛邊位置產(chǎn)生裂紋。

4. 改進(jìn)措施

（1）在目前仍采用火焰切割鍛件飛邊的情況下，建議提高鍛后正火溫度，采用高溫(920℃)正火，消除局部過(guò)熱造成的應(yīng)力集中。

（2）建議配備切邊模具，改變用火焰切割鍛件飛邊的方法，避免組織的不均勻造成開裂。

5. 結(jié)語(yǔ)

在模具條件不具備情況下，T形接頭42CrMo鍛坯若采用火焰切割鍛件飛邊，則通過(guò)采用高溫正火可以有效減少切割飛邊造成的組織粗大的危害，從而大幅減少淬火開裂。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)切邊模具的試制，采用切邊模切除飛邊可以基本消除淬火開裂。