包 鋒，趙賀楠

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）

20CrMnTi 具有良好的滲碳性，較好的淬透性，較高的低溫沖擊韌性，良好的加工性以及較好的抗疲勞性能[1]。用于制造承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如摩托車、汽車各種軸類、活塞類零配件以及其他特殊零件等[2]。某公司在用20CrMnTi 圓鋼加工摩托車用花鍵過程中端部出現(xiàn)裂紋?；ㄦI生產(chǎn)流程為：球化退火→冷拉→拋丸→冷剪→皂化→冷擠壓→車端面等工序。為了找出花鍵端部裂紋的產(chǎn)生原因，采用ARL3460 直讀光譜儀、金相顯微鏡及維氏硬度計對花鍵裂紋試樣與圓鋼退火試樣進(jìn)行了檢驗和分析。

1 檢驗結(jié)果

1.1 宏觀形貌

試樣1 為花鍵試樣，如圖1-1。試樣2 為圓鋼退火件試樣，如圖1-2。體視顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)花鍵端部存在一條距心部2.13 mm 的弧形裂紋，裂紋未擴(kuò)展到花鍵外側(cè)表面，如圖2 所示。

圖1 試樣

1.2 化學(xué)成分

使用ARL3460 直讀光譜儀對花鍵試樣及退火件試樣進(jìn)行光譜檢測，化學(xué)成分如表1 所示。

圖2 花鍵端部裂紋形貌（6.3 倍）

表1 化學(xué)成分 %

由表1 中的成分檢測數(shù)據(jù)可以看出，該花鍵試樣及退火件試樣的材質(zhì)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的成分要求，特別是有害雜質(zhì)元素硫和磷的含量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)上限，在正常使用情況下不會造成材料的脆性增加。成分分析結(jié)果表明試樣無成分異常。

1.3 金相組織

對花鍵端部進(jìn)行磨制拋光，金相顯微鏡下觀察裂紋內(nèi)未見氧化和異常夾雜物如圖3、圖4，腐蝕后裂紋處未見脫碳現(xiàn)象如下頁圖5、下頁圖6，基體組織為貝氏體+鐵素體+珠光體如下頁圖7，對退火件試樣橫截面進(jìn)行磨制拋光腐蝕后，金相顯微鏡下觀察其組織為球狀珠光體+少量鐵素體如下頁圖8。

圖3 花鍵端部裂紋形貌（50 倍）

圖4 花鍵端部裂紋末端形貌（50 倍）

圖5 花鍵端部裂紋形貌（100 倍）

圖6 花鍵端部裂紋末端形貌（100 倍）

圖7 花鍵組織形貌（500 倍）

圖8 圓鋼組織形貌（500 倍）

1.4 硬度檢測

分別對花鍵試樣和圓鋼退火件試樣進(jìn)行維氏硬度檢測，檢測結(jié)果如表2 所示?；ㄦI試樣的硬度較退火件試樣的硬度偏高約60 HV。

表2 硬度檢測結(jié)果

2 原因分析

1） 由化學(xué)成分分析可知，試樣成分符合GB/T 3077—2015 標(biāo)準(zhǔn)要求，成分無異常。

2）花鍵端部裂紋呈弧形，裂紋未擴(kuò)展到外表面。由裂紋內(nèi)未見氧化和異常夾雜物，腐蝕后裂紋處未見脫碳，可知裂紋并非遺傳自母材，裂紋產(chǎn)生于退火后。

3）花鍵組織為貝氏體+鐵素體+珠光體，而非正常的鐵素體+球狀珠光體，貝氏體組織變形能力較差，且會造成材料硬度偏高，極易造成冷擠壓過程開裂。而圓鋼退火件組織為鐵素體+球狀珠光體為客戶反饋工藝對應(yīng)的正常組織，說明花鍵對應(yīng)的材料退火工藝執(zhí)行異常，未達(dá)到球化效果。

3 結(jié)論

花鍵組織存在異?，F(xiàn)象，說明退火工藝存在執(zhí)行異常。材料退火組織異常，出現(xiàn)貝氏體+鐵素體+珠光體而非正常的鐵素體+球狀珠光體組織，導(dǎo)致花鍵在退火后受外部作用力產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。