朱永宏，趙安明，朱永寬，徐細(xì)華

（1.比亞迪股份有限公司，廣東 惠州 516000；2.新鋼熱連軋廠，江西 新余 338001）

近期客戶反映汽車車輪用鋼490CL在加工成輪過(guò)程中，特別是冷加工成型過(guò)程中，在開(kāi)孔處出現(xiàn)部分裂紋和微裂紋，嚴(yán)重影響車輪質(zhì)量和使用壽命，大大降低成品車輪的合格率，我們聯(lián)合加工單位和原材料（鋼材）生產(chǎn)單位一起，從鋼材的成分控制及鋼材的生產(chǎn)過(guò)程、和加工成型過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，從成品和半成品的金相顯微組織，夾雜物[1]，裂紋的生成和擴(kuò)展機(jī)制等方面入手，分析裂紋的產(chǎn)生原因，并提出各個(gè)過(guò)程控制的改進(jìn)措施，提高了產(chǎn)品合格率。

圖1 490CL生產(chǎn)的車輪輪轂

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料取自490CL車輪鋼卷板開(kāi)平后，進(jìn)冷加工成型為車輪輪轂過(guò)程中，在輪轂邊緣或開(kāi)孔邊緣處有裂紋和微裂紋的樣片上取樣，進(jìn)行清洗制樣，用電鏡掃描（SEM）和光學(xué)顯微鏡（OM）上觀察分析顯微組織。

2 裂紋原因分析

2.1 由煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的非金屬夾雜物引起

在試驗(yàn)樣的裂紋處，由圖2可知，斷口位置含有大量的K、Na元素，這種夾雜物[1]主要是保護(hù)渣帶來(lái)的，它們?cè)诰Ы缟宵c(diǎn)狀分布，降低了晶界的結(jié)合力，在受到外力（冷加工）產(chǎn)生裂紋沿晶界擴(kuò)展[2]，引起位錯(cuò)聚集在晶界處，產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的微裂紋。因此，夾雜物的存在，破壞了鋼基體的連續(xù)性，造成應(yīng)力在夾雜物處集中，并產(chǎn)生裂紋和微裂紋。

煉鋼中夾雜物主要分為內(nèi)生夾雜物和外來(lái)夾雜物，內(nèi)生夾雜物主要是鋼冶煉中脫氧過(guò)程產(chǎn)生的氧化物和硅酸鹽等[2]，殘留在鋼中；外來(lái)夾雜物是由煉鋼轉(zhuǎn)爐和中包的耐火材料、熔渣等殘留鋼水中造成。

圖2 試驗(yàn)樣的裂紋處電鏡掃描

圖3 490CL車輪輪轂的金相組織（輪轂1為缺陷樣，輪轂2為合格樣）

2.2 由熱軋后產(chǎn)生的帶狀組織引起

檢查試驗(yàn)樣的金相組織，有圖3可知，490CL的基體金相組織為鐵素體+珠光體。輪轂1有缺陷的樣帶狀組織明顯，并且偏析嚴(yán)重。而偏析降低晶界間結(jié)合力，裂紋易于形成和在晶界處聚集。

2.3 由冷加工過(guò)程中異物引起

在冷加工成型過(guò)程中，加工模具的使用頻率大，模具磨損大，而且在加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑和毛刺粘附在模具上，這些微小的異物，容易引起加工應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中處產(chǎn)生裂紋。

3 改進(jìn)措施

3.1 對(duì)于夾雜物引起的

在生產(chǎn)中，要盡量控制煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的夾雜物，提高鋼水的純凈度，采用潔凈度高的轉(zhuǎn)爐和結(jié)晶器[3]，控制好鋼水的過(guò)熱度，優(yōu)化精煉過(guò)程，優(yōu)化吹氬工藝，保證吹氬時(shí)間，采用快速均勻扒渣；在連鑄過(guò)程中，采用合理拉速，避免結(jié)晶器液位波動(dòng)卷渣。

3.2 對(duì)于熱軋帶狀組織引起的

在連鑄過(guò)程中，控制好過(guò)熱度，并且采用電磁攪拌，控制連鑄二冷區(qū)水量和噴嘴角度，在拉速均勻下，控制冷卻溫度，以減少連鑄坯枝晶偏析和中心偏析[4]。

在軋制過(guò)程中，控制好加熱溫度、開(kāi)軋溫度和終軋溫度，利用低溫大壓下以及合理的控軋控冷工藝，減少帶狀組織的形貌和大小[4]。

3.3 在冷加工成型過(guò)程中

在后續(xù)的冷加工過(guò)程中，盡量減少加工工具的毛刺和提高工具的清潔度，減少加工過(guò)程的應(yīng)力集中，合理制定加工工藝。

4 結(jié)論

（1）490CL車輪輪轂產(chǎn)生裂紋的主要原因是煉鋼過(guò)程中的夾雜物和成分偏析引起的帶狀組織，在晶界處聚集，降低了晶界的結(jié)合力，在冷加工成型時(shí)受到加工力作用下聚集擴(kuò)展形成裂紋。

（2）通過(guò)提高鋼水的純凈度，采用潔凈度高的轉(zhuǎn)爐和結(jié)晶器，控制好鋼水的過(guò)熱度，優(yōu)化精煉過(guò)程，優(yōu)化吹氬工藝，保證吹氬時(shí)間，采用快速均勻扒渣；在連鑄過(guò)程中，采用合理拉速，避免結(jié)晶器液位波動(dòng)卷渣，可以減少鋼種夾雜物和成分偏析。