ZG30CrMnSi构件开裂原因分析

李玉奇

(舞阳钢铁公司钢研所　舞阳462500)

摘　要：对水压试验时开裂的ZG30CrMnSi构件进行了分析，认为，含碳量超标，造成组织异常、硬度过高，是导致构件产生断裂的原因。

主题词：精铸30CrMnSi钢件；等温淬火；相变点；下贝氏体；索氏体

　 精铸30CrMnSi钢构件退火后经900±10°C盐浴炉加热，保温10min，然后在410±10°C保温30min进行等温淬火，随后经70MPa持续20s的水压试验。在水压试验时，发生了从未有过的开裂和掉底现象，见图1，其废品占50%左右。为确保产品质量，对开裂和未开裂的铸件进行了硬度检验、金相检查和化学成分分析，找出了破裂的原因，并在冶铸工艺上采取了相应的技术措施，解决了质量问题。

图1　构件

1　检验

1.1　断口及低倍分析

观察掉底和断开的构件，开裂的路径是由径向转为轴向，见图1。断口呈结晶状，无塑性变形，对未经水压试验的铸件按有关技术标准加工成低倍试样，热酸蚀后未发现铸件端面存在宏观铸造缺陷。

1.2　金相检验

从开裂的构件上取样，观察显微组织，其组织均由晶粒粗大的上贝氏体+隐针马氏体组成，见图2，而且钢的晶粒特别粗大(2～3级)见图3。同时在一些晶粒粗大的显微组织中发现有沿晶裂纹。但未开裂的构件的显微组织均为下贝氏体+索氏体组成，见图4。

    图2　上贝氏体+隐针马氏体　600×                      图3　晶粒度2～3级　100×

图4　下贝氏体+索氏体　600×

1.3　开裂与未开裂构件显微组织、硬度检验

检验结果见表1。

1.4　化学成分分析

对未开裂和破裂构件取样进行化学成分分析，其结果见表2。

2　分析与讨论

由表1和表2可看出，当钢中的含碳量的质量分数控制在0.27%～0.30%范围内时，钢经等温淬火处理后显微组织为正常的下贝氏体+索氏体，硬度值30HRC符合产品设计的技术要求，构件在规定的水压试验条件下，无开裂和掉底的现象。但是当含碳量超过0.30%时，即使其他各种化学元素都在标准要求的可控范围内，也能引起构件的硬度值严重超标，显微组织异常，构件开裂。因为含碳量不同的钢件在加热时奥氏体化的温度不同，而且在热处理后的冷却过程中得到的相变产物也是不同的。一般条件下，相变产物的硬度随着含碳量的增加而升高，而钢的塑韧性随着钢的硬度提高而降低。

由上述分析可知，构件的开裂与掉底的主要原因是钢中含碳量超标，影响了铸件的显微组织、晶粒度、硬度及性能，导致开裂与掉底。

3　结论

由于冶炼工艺控制不当，造成构件含碳量超标引起材质组织与性能的变化，导致构件在水压试验中断裂。

4　防止措施

(1)冶炼过程要严格控制钢中的含碳量；

(2)采用三角取样法；

(3)对不同炉次的铸件打炉号，分批管理。