SWRCH8A冷鐓開裂原因分析

任安超朱 敏周劍華

（1.武漢科技大學材料與冶金學院，湖北武漢430081；2.武鋼研究院，湖北武漢430080）

SWRCH8A冷鐓開裂原因分析

任安超1，2朱 敏2周劍華2

（1.武漢科技大學材料與冶金學院，湖北武漢430081；2.武鋼研究院，湖北武漢430080）

冷鐓鋼SWRCH8A在使用時變形較大，容易在表面造成開裂，為了改善SWRCH8A鋼的性能，降低冷鐓時開裂的幾率，采用金相檢驗、掃描電鏡及能譜分析等手段對開裂試樣進行了觀察和分析。結果表明：SWRCH8A鋼開裂主要是原材料表面存在線狀缺陷所致，而缺陷周圍組織正常，也未見到大顆粒夾雜，提出改進措施。

SWRCH8A；開裂；線狀缺陷

隨著制造技術的進步，標準件產品的生產工藝也發生了根本變化。冷鐓鋼主要用于制造螺栓、螺母等冷鐓成型的零部件，一般為低、中碳優質碳素結構鋼和合金結構鋼，由于其是在常溫下利用金屬塑性加工成型，往往要承受70%以上的總變形量，材料內部的組織致密，產品的機械性能好，材料利用率高，生產效益好，能量消耗低，產品尺寸精度高以及表面質量好［1－3］。冷鐓鋼產品具有成分穩定，有害元素低，鋼質純凈度高，脫碳層小以及表面缺陷少等優點，使用時易進行球化退火，熱處理質量穩定以及淬透性好，需求量較大，廣泛應用于機械制造、工程建筑、航空航天以及家用電器等行業領域。

國內某廠生產的SWRCH8A冷鐓鋼作為用戶生產螺帽的原材料，采取的加工工藝為：盤條去鐵皮（機械除鱗）→酸洗（硫酸30%左右）→水洗（冷水）→磷化→干燥（置空氣中）拉拔→冷鐓。大部分產品整個生產過程順利，但也存在在最后工序冷鐓時出現開裂的情況，本文對此進行了分析研究。

1 冷鐓鋼SWRCH8A的生產工藝

國內某廠根據自身生產工藝設備的情況，開發了冷鐓鋼SWRCH8A，采用的生產工藝如下：鐵水脫硫→轉爐冶煉→吹氬→LF爐精煉→連鑄→方坯檢查、驗收→方坯加熱→高線軋制→控冷及集卷→成品檢驗→入庫。

2 理化檢驗及結果

通過對樣品的組織、裂紋形貌以及裂紋中的成分情況的綜合研究，分析樣品產生開裂的原因，SWRCH8A的實際化學成分見表1，從表中可以看出其化學成分均在標準范圍之內。

表1 SWRCH8A的主要化學成分

2.1 宏觀形貌

螺帽表面裂紋如圖1所示。圖1（c）顯示兩端開口較大。

圖1 裂紋宏觀形貌

2.2 掃描電鏡分析

從圖2（a）可以看出，在螺帽邊部存在大量不規則微裂紋，裂紋約呈450角向內伸展，長度不一，裂紋中有CaO類夾雜，見圖2（b）。

圖2 掃描電鏡分析

2.3 金相分析

試樣經4%硝酸酒精侵蝕后觀察，試樣組織為鐵素體＋少量的珠光體，見圖3。從盤條取樣酸洗觀察，表面明顯存在線痕，見圖4。

3 分析與討論

從表1和圖3可以得出，SWRCH8A鋼的金相組織和成分均正常。在螺帽缺陷處取截面樣磨制觀察，開裂部位有裂紋，裂紋斜向伸入鋼基，裂紋末端圓滑過渡，非撕裂狀，從裂紋處能譜分析可以看出，裂紋中存有少量的CaO類夾雜，裂紋內還嵌有氧化亞鐵（見圖2），裂紋周圍無異常夾雜物聚集大顆粒夾雜物（見圖7）。對螺帽裂紋進行侵蝕，裂紋周圍有流變特征，組織為鐵素體＋珠光體（見圖8），裂紋周圍組織無異常特征。對原材料表面酸洗觀察，可以看出表面存在明顯的兩條線痕（見圖4），從圖5和圖6取原材料橫截面觀察，兩條近乎平行的裂紋插入鋼基，裂紋周圍組織正常，未見有大顆粒夾雜物存在，同時裂紋周圍無脫碳現象。綜上分析，螺帽開裂是原材料表面存在線狀缺陷所致。

通過調查發現，在生產過程中由于各架軋機的孔型中心與軋制中心線、軋機導衛與軋機孔型的對中存在偏離，從而出現單側耳子的現象，最終在產品表面出現線痕。此外由于軋制過程中整個軋機系統的張力不穩定，還可能導致軋制過程中軋件過充滿，從而造成雙側耳子，以致于產品表面出現兩條線痕［4－7］。

4 結論及改進措施

（1）SWRCH8A鋼冷鐓開裂主要原因為原材料表面存在線狀缺陷所致。

（2）生產過程中及時調整各架軋機的孔型中心與軋制中心線、軋機導衛與軋機孔型的對中，同時盡量保持恒張力軋制，避免出現耳子現象。

（3）嚴格控制生產備件質量，尤其是導衛裝置插件內表面質量，并精確調整導衛的開口度和扭轉角，保證導衛安裝中心位置，防止熱劃傷。

［1］ 錢立和.國內外冷鐓鋼研究進展［J］.軋鋼，2000，（4）：25－29.

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［3］ 劉建勛，李 壯，徐佩筆，等.鉚螺鋼徽裂原因分析［J］.材料熱處理，2006，35（10）：68，70.

［4］ 帥習元，陳洪偉，周 勇，等.冷鐓鋼冷鐓開裂原因及其改進措施［J］.中國冶金，2008，18（4）：33－38.

［5］ 高永彬，張 力，亓奉友，等冷鐓鋼盤條冷鐓不合格原因分析［J］.金屬制品，2008，34（3）：19.21.

［6］ 劉 遠.冷鐓鋼開裂原因分析及質量改進措施［J］.金屬材料與冶金工程，2008，36（6）：33.36.

［7］ 和前進，潘金煥，姜鈞普，等.影響湘鋼冷鐓鋼質量的主要因素［J］.鋼鐵，2003，（1）：25－28.

Analysis of SWRCH8ASteel Cracking in the Cold Heading Process

REN Anchao ZHU Min ZHOU Jianhua

Cold heading SWRCH8Asteel tends to deform in application，with cracks appearing on the surface.To improve the property of cold heading steel and reduce the cracking rate，investigation and analysis are made to the sample pieces of SWRCH8Asteel in the cold－heading process under scanning electron microscope through metallographic detection via energy spectrum analysis.The results show that cracking is caused by striation defects，for the organization is normal around defects and large－grained inclusion does not appear.The relative improvement methods are proposed.

SWRCH8A；crack；striation defects

TG115

A

1671－3524（2012）02－0022－03

（責任編輯：栗 曉）

2012－05－15

任安超（1976～），男，博士生，工程師.E－mail：anchaoren＠163.com