吕春雷 田翱
哈尔滨哈飞工业有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150060
摘要：裂纹的出现是极其常见的,裂纹出现的过程往往是在锻造和热处理的过程中。锻造裂纹往往出现于高温，在锻造时出现的裂缝扩大而且接触空气,在裂缝内形成氧化皮。由这种氧化皮构成的裂纹,不仅粗大而且是多条形状的,裂缝的两端无系,尖端是比较圆润的。在本文中作者进行了大量裂纹式样的收集,进行出现裂纹原因的分析与总结归纳。
关键词：锻造；裂纹；热处理；形成原因
1锻造缺陷与热处理缺陷
1.1过热、过烧
主要特征是晶粒粗大,有明显的魏氏组织。出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大，凹凸不平,无金属光泽，晶界周围有氧化脱碳现象。
1.2锻造裂纹
常产生于组织粗大，应力集中处或合金元素偏析处，裂纹内部常充满氧化皮。锻造温度高，或者终端温度低，都容易产生裂纹。还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。
1.3折叠
冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷，在后续锻造时，将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝[1]。在显微镜上观察时,可发现折叠周围有明显脱碳。
1.4淬裂
其特点是刚健挺直，呈穿晶分布,起始点较宽，尾部细长曲折。此种裂纹多产生于马氏体转变之后,故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别,也无脱碳现象[2]。
1.5软点
显微组织有块状或网状屈氏体和未溶铁素体等。加热不足，保温时间不够,冷却不均匀都会产生软点。
2实验方法
在本文中的实验，采取了对锻造和热处理出现的裂纹范围划定。在裂纹出现的范围内,采取裂纹邻近部位的显微组织,利用仪器进行晶相分析。这样的实验方式可以让裂纹形成的内在原因通过机器进行分析,以数据的方式来进行裂缝产生原因的表述,这样的数据也是对裂纹进行鉴别的重要的依据。在本次的实验中,采取了杆类件作为本次实验的研究对象,在采取裂纹附近部位的显微组织进行晶相分析。
2.1试样制备和宏观观察
进行实验前的第一步,只要对选取的杆类件毛坯的裂纹进行宏观观察,在观察的过程中,选定要实验的区域。下一步就是使用手锯将所选取的区域进行切割,切割的方向要垂直于镜像，且长度小于十毫米。取样的方式可以不同，但一定要选取好截取样品时的温度与环境。如果试件温度过高时，可以使用凉水进行试件的冷却,这样的方式就可以避免再采取试件样本时,由于过热的温度,将事件的内部组织结构进行改变。
2.2试件研磨抛光后晶相分析
先将试件放置在粗砂轮儿上磨平,最终达到磨痕均匀一致的地步。第二步是将试件放置在细沙轮上,在细沙轮上继续磨,在细砂轮上磨制时,要用冷水不断的进行试件的冷却,在这样的情况下,试件就不会因为摩擦产生热量,而让自身的结构出现变化。在经过两次砂轮机的磨制后,试件进行洗净,吹干处理。然后对比裂缝的大小进行试件的排列，然后将各个试件按照由粗到细的顺序，在砂纸上进行摩擦制样,所选取砂纸的顺序也要由粗砂纸到细砂纸。最终经过两次砂纸的磨砂，第二次磨砂的角度要与第一次磨砂的角度相互垂直。当试件经过两次磨砂后,要放在抛光机上进行第一次粗抛光,粗抛光的材料可以选择细绒布。之后再进行第二次细抛光，抛光停止时应保证试件的磨痕已经全部消除,并且经过抛光的位置显示为镜面。
2.3硝酸酒精分析后晶象分析
将经过摩砂与抛光后的试件放置在硝酸酒精溶液中，硝酸酒精的浓度为百分之五。将试件放置在硝酸酒精溶液后,要将试件在硝酸酒精溶液中轻微移动,在移动的过程中,保证镜面不与器皿底部相接触。试件放置在硝酸酒精溶液中的时间要根据试件的金属特性检验的目的来确定。最终试件从硝酸酒精溶液中拿出,达到的效果应该是可以在显微镜下显现出清晰金属组织。当将试件取出后应该用水迅速的进行冲洗,之后在表面涂抹酒精，最后使用吹风机吹干[3]。
3实验数据分析
在经过对多种试件进行分析的过程中,通过对所得到数据的对比整理分析后,最终把试件可能得出的裂缝分为三类。接下来的分析由这三类分别进行叙述。
3.1锻造裂纹形成原因分析
对于锻造裂纹来说，出现的原因是不同的，多种多样的出现原因是因为锻造的材料多种多样。在本次的研究中发现，锻造裂回吧以分为由锻遇小四平缺陷At A的锻造裂纹与锻造方法不%单起的B段适裂油在A美果桂金属杆件后发现，这一金属杆的表面有一纵向裂纹，裂纹的宽度在2.5毫米左右,裂纹的深度约为十毫米,在裂纹中有大量的氧化皮，在进行试件的打磨抛光处理后,发现在裂缝中有很多灰黑色氧化物,在裂缝的两侧的氧化物形状为颗粒状与块装的氧化物和空洞。在进行试件的仔细观察后,可以发现裂纹的两侧脱碳现象严重,裂缝的尾端由于细小，所以没有脱碳现象,与试件的本身是相同的。在这样的情况下，可以断定裂纹的出现是在热处理之前,出现的原因则是裂纹的试件中含有大量非金属杂质,而细小的裂纹出现是由于非金属材质的扩张。又选取另一试件进行分析,此试件上有一垂直于试件制备的裂纹，裂纹的深度约1毫米,裂纹内有一些灰黑色氧化物，裂纹的两侧有物状颗粒氧化物,晶界有氧化现象。当试件放入硝酸酒精溶液后,裂纹两侧出现了脱碳。这样的情况就表明裂纹的出现是热处理之前由于过烧引起的锻造裂纹。
3.2折叠裂纹形成原因
折叠的变化使金属流变过程中已经氧化的表面金属进行汇合,最终形成的现象。而金属流变的折叠,往往与周围的流线是同一方向,而在裂纹的尾端,往往是一个小圆。根据大量折叠现象的裂纹及其材料的特性进行研究,就可以将折叠性裂纹进行分类。第一种裂纹的形成是因为原材料的问题，如果原材料的表面不平整,在进行锻造时,由于金属的流动,就很可能形成折叠。第二种折叠是因为方钢胚棱角被压,部分已经出现塌陷而形成折叠。形成折叠性裂缝的原因,还有锻造的问题。在锻造时，所选锻锤的边缘圆角小，就很容易出现折叠的现象。选取某一方钢胚,在此方钢胚上有一条长约4cm的纵向裂纹,裂纹的表面呈四十度角进行扩张,在经过磨砂与抛光处理后，裂纹的两侧有黑色颗粒状氧化物,经过硝酸酒精溶液的侵蚀后,可以发现沿着裂缝的两侧为:脱碳层,在这样的情况下,就可以判断为此种裂缝的出现为折叠裂缝。
3.3热处理过程中的裂纹分析
在热处理的过程中出现的裂纹往往是淬火裂纹,淬火裂纹的分布是极其没有规律的。而且淬火裂纹的出现则是出现在零件的草0截面突变处,孔洞边缘以及刀痕上。淬火裂纹的形状则是瘦而长的曲线。选取一出现淬火裂纹的杆件,杆件表面有一纵向裂纹,深度约70mm。裂纹的形状向外扩张,但内部间由上往下扩张。在裂纹头部有一些灰色氧化物试件中，没有严重的非金属杂质。在经过硝酸酒精溶液的侵蚀后,裂纹的头部没有出现脱碳现象。这样的情况下就可以判断试件没有冶金缺陷，而此裂纹为淬火裂纹。
结束语：
在进行锻造与热处理的过程中,裂纹的出现是很常见的事情,在所有的锻造与热处理的过程中,不可能不出现裂纹。这就让裂纹在锻造这个行业中成为了一种讨论的焦点。构件的尺寸大小,材质质地的不同，裂纹的出现几率也不同,裂纹的出现种类不同,裂纹出现的形状不同。
参考文献
[1]盛志敬,杜水明,何鑫, 等.锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析[J].内燃机与配件,2020,(5):109-110.
[2]葛燕飞,李俊杰.40 Cr锻件法兰叉型腔裂纹原因分析[J].金属热处理,2019,44(10):197-200.
[3]于娜红,陈旭.某大型注塑机哥林柱的断裂原因[J].机械工程材料,2020,44(6):67-71.