由建行

(洛陽隆華傳熱節(jié)能股份有限公司，河南471000)

ZG40Mn2托輪缺陷原因分析

由建行

(洛陽隆華傳熱節(jié)能股份有限公司，河南471000)

ZG40Mn2托輪正火后進(jìn)行超聲檢測沒有底波，懷疑是粗晶問題。通過對ZG40Mn2托輪進(jìn)行解剖，觀察其微觀組織，測定其晶粒度，分析缺陷產(chǎn)生的原因。

ZG40Mn2；托輪；粗晶

鑄造工藝是一種復(fù)雜的工藝，在鑄造過程中會產(chǎn)生各種類型的缺陷，常見的有縮松、縮孔、裂紋、夾雜、氣孔、晶粒粗大等。托輪是回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)支撐裝置的重要組成部分，它托浮輪帶和承受回轉(zhuǎn)窯全部重量，并對筒體起著定向作用。多件ZG40Mn2材質(zhì)的托輪在正火后出現(xiàn)超聲檢測沒有底波的現(xiàn)象，疑為粗晶，再經(jīng)過二次正火后超聲檢測仍然不合格，與其尺寸、重量接近的其它材質(zhì)的托輪則無這種現(xiàn)象。通過對其中一件超聲檢測不合格的托輪進(jìn)行解剖來查找其中的原因。

1 理化檢驗

通過對樣塊著色檢測后發(fā)現(xiàn)樣塊表面存在密集裂紋，如圖1所示。再通過對未腐蝕金相樣塊觀察，發(fā)現(xiàn)樣塊均存在不同程度的疏松、夾雜、裂紋等鑄造缺陷，如圖2所示。

組織偏析如圖3所示。珠光體+鐵素體如圖4所示。

由圖3可知，樣塊成分不均勻，造成組織偏析。由圖4可知，組織為珠光體與鐵素體，鐵素體呈塊狀及網(wǎng)狀分布。根據(jù)GB 6394—2002評定晶粒度為7～8級。

2 原因分析

(1)通過著色檢測及微觀分析，樣塊中存在大量縮松、微裂紋等，雖然晶粒達(dá)到7～8級的細(xì)晶粒標(biāo)準(zhǔn)，但由于缺陷的不同層次的影響，致使檢測過程中無底波出現(xiàn)，造成晶粒粗大的假象。

(a)(b)

(a)(b)

圖2 微觀缺陷(100×)
Figure 2 The micro-defect (100×)

縮松是鑄型中的液態(tài)金屬或合金在隨后的冷卻和凝固過程中，若其由液態(tài)收縮和凝固收縮引起的容積縮減得不到補充，在鑄件最后凝固的部位所形成空洞。

圖3 組織偏析(100×)Figure 3 The segregation of microstructure (100×)

圖4 珠光體+鐵素體(400×)Figure 4 Pearlite + Ferrite (400×)

鑄件裂紋的產(chǎn)生是有應(yīng)力所致，應(yīng)力有熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及機械阻礙應(yīng)力之分。由于鑄件各部分厚薄不同，在凝固和其后的冷卻過程中，冷卻速度不同，造成同一時刻各部分收縮量不一致，鑄件各部分彼此制約，產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力。在相變過程中產(chǎn)生的應(yīng)力為相變應(yīng)力。鑄件收縮受到鑄型、型芯、箱擋和芯骨等機械阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)力為機械阻礙應(yīng)力。

(2)樣塊成分不均勻，造成組織偏析，在正火過程中組織沒有完全均勻化，影響超聲檢測。

由于合金的凝固有一定的溫度范圍，在凝固的時候，先期凝固的固體其C含量低，作為溶質(zhì)的C在凝固界面聚集或者擴(kuò)散到液相中，最后凝固的部分C含量很高，由于成分的不均勻造成了組織的不均勻。

3 結(jié)論

為防止縮松的產(chǎn)生，在工藝方面，應(yīng)嚴(yán)格掌握鑄鋼件凝固過程的各項原則，最好采用順序凝固，即保證在凝固過程中，有冒口不斷地得到鋼水的補充。同時，還要正確設(shè)計與安排冒口，選擇適當(dāng)?shù)睦滂F數(shù)量，并合理的安放。還要選擇合理的澆注速度和合適的澆注溫度等。

在減小鑄造應(yīng)力方面的主要途徑是針對鑄件的結(jié)構(gòu)特點在制定鑄造工藝時，盡可能地減小鑄件在冷卻過程中各部分的溫差，提高鑄型和型芯的退讓性，減小機械阻礙。在鑄件熱處理過程中，為了減小熱應(yīng)力，力求其各處溫度均勻，鑄件升溫和冷卻中速度不應(yīng)過快。

在組織偏析方面，可以采用細(xì)化晶粒的措施，以縮短原子的擴(kuò)散距離；或適當(dāng)提高澆注溫度，以延緩冷卻速度，以達(dá)到延長原子的擴(kuò)散時間等。對已產(chǎn)生偏析組織的鑄件，可通過長時間的擴(kuò)散退火來減輕偏析。

[1] GB 6394—2002，金屬平均晶粒度測定法[S].

[2] 任頌贊，張靜江，陳質(zhì)如.鋼鐵材料金相圖譜[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

[3] 陳琦，彭兆弟.鑄造問題技術(shù)對策[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

編輯 杜青泉

Cause Analysis of Defects of ZG40Mn2 Supporting Wheel

You Jianhang

After the normalizing process for ZG40Mn2 supporting wheel finished, there is no bottom wave appeared during the ultrasonic testing. And there is a doubt which may be caused by the coarse grain. By cutting the ZG40Mn2 supporting wheel, observing its microstructure, determining its grain size, the cause of defect has been analyzed.

ZG40Mn2; supporting wheel; coarse grain

2016—09—19

由建行(1987—)，男，助理工程師，本科，從事熱處理、理化檢驗。

TG115

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