某零部件鍛造廠在加工18CrMnTiH環(huán)形毛坯件時，發(fā)現(xiàn)廢品率高達(dá)100%，裂紋缺陷源于鍛造折疊。通過宏觀觀察、理化檢驗和金相分析，發(fā)現(xiàn)裂紋均位于零件背面接近中孔附近，形態(tài)呈弧形，且鍛造后毛坯件上即存在裂紋。微觀分析顯示裂紋始端開口明顯，末端呈毛細(xì)狀延伸，裂紋內(nèi)存在氧化和輕微脫碳現(xiàn)象。研究表明，裂紋產(chǎn)生于鍛造過程，通過控制毛料體積、修改工藝及模具形狀，定期檢查和更換模具可減少此類缺陷。
廢品率100%，環(huán)形鍛件裂紋源于鍛造折疊
某零部件鍛造廠在加工18CrMnTiH環(huán)形毛坯件時，發(fā)現(xiàn)存在裂紋廢品，裂紋缺陷較大，廢品率較高，并對裂紋缺陷進(jìn)行了初步檢驗，認(rèn)為該裂紋產(chǎn)生于原料棒材原始裂紋。針對此情況，對裂紋零件進(jìn)行了檢驗，并到鍛造廠加工現(xiàn)場檢查廢品情況，以觀察宏觀缺陷，確定裂紋產(chǎn)生原因。
一、缺陷件宏觀形貌
零件加工流程：鋸切下料→感應(yīng)加熱→鍛造→粗車（單面車去2mm），裂紋廢品發(fā)現(xiàn)在粗車光表面上。這批棒材下料完成鍛造800余件，鍛后車削過程發(fā)現(xiàn)200件左右廢品。實際到加工現(xiàn)場確認(rèn)后發(fā)現(xiàn)：完成車削的200件左右全部存在裂紋，廢品率為100%。廢品件的宏觀形貌如圖1、圖2所示，裂紋局部如圖3所示，在廢品中隨機(jī)挑選多件，如圖4所示。
圖1 零件背面
圖2 零件正面
圖3 裂紋局部
圖4 多個廢品件
通過宏觀觀察，可以發(fā)現(xiàn)裂紋均位于零件背面接近中孔附近，多數(shù)裂紋長度40mm左右，形態(tài)均略呈弧形，多個廢品上裂紋缺陷的形態(tài)大體相近，個別零件上折疊痕跡明顯。裂紋位置如果對應(yīng)鍛造前料段上，應(yīng)為料段內(nèi)部某橫截面，原料棒材整支經(jīng)過超聲波檢測，幾乎可排除這個位置存在裂紋的可能性。
二、理化檢驗
（1）化學(xué)成分
如附表所示，廢品零件化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，不是導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋的原因。
零件的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）
（2）著色滲透
因粗車后廢品率100%，推測車光前鍛件上應(yīng)存在裂紋，所以在鍛造后未進(jìn)行車光零件中隨機(jī)選取2件進(jìn)行了著色滲透檢驗，如圖5、圖6所示，經(jīng)著色滲透后，零件背面接近內(nèi)孔部位存在多處滲透劑聚集，表明粗車前鍛造后的毛坯件上即存在裂紋缺陷。
圖5 零件經(jīng)著色滲透后
圖6 著色滲透后裂紋局部
（3）金相檢驗
如圖3所示，在零件裂紋缺陷位置取樣，在垂直裂紋方向上進(jìn)行磨拋制樣，在光學(xué)顯微鏡下由外側(cè)開始，沿裂紋延伸痕跡逐步觀察裂紋形貌。裂紋始端開口明顯，呈微小角度逐漸向內(nèi)擴(kuò)展，總體呈掀起狀，末端逐漸無開口，呈毛細(xì)狀延伸，放大后可見裂紋內(nèi)存在明顯氧化現(xiàn)象，如圖7~圖12所示；腐蝕后（4%硝酸酒精溶液），組織為正常鐵素體珠光體組織，有輕微脫碳；鍛造變形產(chǎn)生的金屬流線痕跡清晰可見，裂紋的擴(kuò)展方向整體與該流線平行。
圖7 裂紋末端（50×）
圖8 裂紋始端（50×）
圖9 裂紋末端（200×）
圖10 裂紋始端（200×）
圖11 裂紋末端（腐蝕后，100×）
圖12 裂紋始端（腐蝕后，100×）
三、結(jié)束語
宏觀上廢品率100%，多個廢品件上缺陷形態(tài)具有一致性，分布位置具有規(guī)律性；隨機(jī)選取的未粗車的鍛后件經(jīng)著色滲透后有滲透劑聚集，表明粗車前鍛造后的毛坯件上即存在裂紋；微觀上裂紋始端開口明顯，近平行于表面逐漸向內(nèi)擴(kuò)展，末端逐漸無開口，呈毛細(xì)狀延伸；裂紋內(nèi)存在明顯氧化、輕微脫碳現(xiàn)象，裂紋的擴(kuò)展方向與鍛造金屬流線痕跡平行。這些特征均表明該裂紋產(chǎn)生于鍛造過程，是一種鍛造折疊，通過控制合理的毛料體積，修改工藝及模具形狀，定期進(jìn)行模具檢查和更換可減少此類折疊缺陷的產(chǎn)生。
作者：劉桂江、劉曉斌、許強(qiáng)；單位：東北特鋼集團(tuán)撫順特殊鋼股份有限公司
