徐 輝，宋祖峰，牟祖茂，王德寶(馬鋼股份公司技術(shù)中心 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

某廠生產(chǎn)的RM2鍛棒，材料種類/牌號(hào)：5CrW5Mo2V，規(guī)格為?450。經(jīng)初煉爐+精煉爐+VD(67 Pa以上保持20分鐘)→鋼錠緩冷(坑或扣罩26小時(shí)以上)→鋼錠清理→出廠→鍛造(始鍛溫度1150 ℃-1250 ℃；終鍛溫度750℃-850 ℃)→正火(930 ℃)→球化退火(860 ℃隨爐冷繼而720 ℃等溫)→粗加工一系列冶煉和鍛造工藝處理，粗加工后發(fā)現(xiàn)工件表面出現(xiàn)肉眼可見的裂紋，對(duì)裂紋的成因進(jìn)行了分析。

2 化學(xué)成分分析

在試樣中心和邊緣附近取樣，試樣中心及邊緣的材料化學(xué)分析見表1，表中同時(shí)列出5CrW5Mo2V 的成分規(guī)范?？梢娫嚇又行募斑吘壍幕瘜W(xué)元素成分在5CrW5Mo2V 規(guī)范要求范圍內(nèi)。取樣對(duì)氫含量進(jìn)行分析，含量小于1.5 ppm，盡管測(cè)試的氫含量不高，但考慮到氫含量的測(cè)定受取樣部位影響較大，并且鍛棒試樣放置數(shù)月使部分氫擴(kuò)散出去，該測(cè)試結(jié)果僅供參考。

圖1 試樣宏觀形貌及裂紋產(chǎn)生區(qū)域

表1 材料化學(xué)成分分析結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)照(Wt%)

2.1 微觀斷口分析

用掃面電鏡對(duì)裂紋斷口進(jìn)行觀察，裂紋源于鍛棒的外側(cè)面，如圖2(a)所示。斷裂源區(qū)斷口形貌為典型的沿晶脆性斷裂，從宏觀上我們可以觀察到斷口表面上有許多亮面，每個(gè)亮面其實(shí)都是一個(gè)晶粒，如圖2(b)所示；從微觀上，我們?cè)诟弑断虑逦挠^察到晶粒的多面體形貌，類似于聚集的冰糖，而且也可以清楚的看到三個(gè)晶界面相遇的三重節(jié)點(diǎn)，如圖2(c)所示。

圖2 斷口微觀形貌

2.2 金相組織及夾雜分析

根據(jù)裂紋走向線切割截取垂直于裂紋的縱向試樣，打磨拋光后觀察裂紋周邊的金相組織形態(tài)。如圖3(a)所示，裂紋周圍組織為貝氏體+馬氏體+碳化物；如圖3(b)所示，高倍組織觀察狀態(tài)下，晶界上存在大量的碳化物，碳化物偏析呈網(wǎng)狀分布；如圖3(c)所示，經(jīng)過(guò)苦味酸熱侵蝕法顯示后，可以發(fā)現(xiàn)在原先鍛造粗晶內(nèi)經(jīng)過(guò)后續(xù)熱處理又產(chǎn)生很多細(xì)小晶粒，這說(shuō)明后續(xù)的熱處理工藝無(wú)法消除已經(jīng)粗大的晶粒，并且也無(wú)法改變碳化物在晶界偏聚的事實(shí)；如圖3(d)所示，通過(guò)高倍金相顯現(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)晶界上已經(jīng)萌生了很多的微裂紋。

圖3 金相組織

在鍛棒1/2半徑處截取縱向面積為20×23的試樣，打磨拋光后在金相顯微鏡下觀察夾雜物形態(tài)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10561對(duì)非金屬夾雜物進(jìn)行評(píng)級(jí)，結(jié)果見表2[2]。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，夾雜物狀態(tài)良好，各類夾雜物級(jí)別均在合格范圍內(nèi)，未見異常。

3 討論

材料化學(xué)成分分析結(jié)果表明，材料的化學(xué)成分都在規(guī)定要求范圍內(nèi)，且心部與邊部成份波動(dòng)相差較小，材料在冶煉過(guò)程中成分偏析不明顯。

夾雜物分析表明，鍛棒夾雜物含量符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，斷裂原因并不在于夾雜物。

微觀斷口分析表明，微裂紋為沿晶走向，斷口形貌為典型的沿晶脆性斷裂[3]；金相分析表明，碳化物沿著晶界呈網(wǎng)狀分布，并且萌生很多細(xì)小的微裂紋，原先的鍛造粗晶并未在后續(xù)的熱處理過(guò)程中消失。

4 結(jié)論

RM2鍛棒碳化物偏析并且成網(wǎng)狀分布于鍛造粗晶上，致使在外力作用的情況下出現(xiàn)沿晶脆裂，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

根據(jù)以上分析結(jié)果，建議將RM2鍛棒終鍛溫度調(diào)整為730℃以消除碳化物偏析。