42CrMo鋼鍛件的白點研究

42CrMo鋼屬于合金結(jié)構(gòu)鋼中的鉻鉬鋼，由于具有良好的綜合力學(xué)性能、較高淬透性和熱加工工藝好的優(yōu)點，主要用于制造強(qiáng)度要求較高或調(diào)質(zhì)斷面較大的鍛件，如機(jī)車牽引用的大齒輪、增壓器傳動齒輪，后軸、彈簧、發(fā)動機(jī)氣缸等。但實踐證明，42CrMo鋼很容易產(chǎn)生白點，白點的存在嚴(yán)重破壞鋼的力學(xué)性能，導(dǎo)致大鍛件的塑性降低，熱處理淬火時容易導(dǎo)致鍛件開裂，在使用中極易發(fā)生脆性斷裂。

42CrMo鋼的生產(chǎn)工藝路線為：EAF電爐冶煉→LF精煉→澆注→入坑緩冷→脫模→加熱→鍛壓→正火+調(diào)質(zhì)處理。42CrMo鋼具體的工藝過程為：

1）鋼錠脫模后沒有進(jìn)行去應(yīng)力退火；

2）鍛造前加熱；

3）鍛造過程：壓下量20%左右，直接拔長至Φ580mm×6000mm；

4）鍛造結(jié)束直接進(jìn)行正火+調(diào)質(zhì)處理（水淬、空冷）。

為確定造成42CrMo鋼芯棒在使用過程中發(fā)生脆性斷裂的真正原因，在芯棒斷面切片，對典型的缺陷部位取樣分析。在低倍酸浸后，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，距試樣表面一定距離處或近中心部分分布的鋸齒狀的細(xì)長裂紋呈放射狀的同心圓或不規(guī)則形狀，低倍酸浸檢驗結(jié)果為典型的白點裂紋缺陷。

白點的生成是中碳合金結(jié)構(gòu)鋼固有的缺陷，尤其是Cr、Mo鋼經(jīng)常在大截面的鋼坯或鍛件中出現(xiàn)，說明42CrMo鋼確實是白點敏感鋼。芯棒鍛造屬于軸類鍛件的拔長，表層處于難變形區(qū)和小變形區(qū)，表面以下一定深度到中心范圍內(nèi)是大變形區(qū)。鍛造過程中由于工件的翻轉(zhuǎn)，表層在難變形區(qū)和小變形區(qū)之間交換，而表層一定深度到心部范圍內(nèi)一直處于大變形區(qū)，由于變形不均勻，截面中間部分受兩向壓應(yīng)力，兩側(cè)邊緣部分受軸向拉應(yīng)力和厚度方向壓應(yīng)力。可以明顯看出大變形區(qū)域引起裂紋集中，H在裂紋處聚集，同時因為殘余應(yīng)力的誘導(dǎo)擴(kuò)散，氫壓增大到等于金屬原子鍵結(jié)合力，原子鍵斷裂，導(dǎo)致裂紋的長大，形成白點。

通過對42CrMo鋼白點缺陷的分析，總結(jié)了對其控制和修復(fù)的方法：

（1）降低煉鋼過程中H含量的措施：1）提高出鋼終點C含量，杜絕過氧化操作；2）增加攪拌強(qiáng)度，提高真空下氬氣流量；3）提高設(shè)備能力，增大真空設(shè)備的抽氣能力。

（2）從工藝方面采用降低白點敏感性的鍛造壓實方法，例如盡量在高溫鍛造和縮短鍛件心部到表面的距離，增大H的擴(kuò)散速度和鍛件的相對面積，使H容易從鍛件內(nèi)部析出，降低鋼的白點生成可能性。