某型殺傷爆破榴彈彈體毛坯過燒問題研究?

聶林濤 馬 江

（裝備項目管理中心 北京 100071）

1 引言

在生產(chǎn)某型殺傷爆破榴彈時，某彈廠對V68爐毛坯進行進廠驗收時，發(fā)現(xiàn)機械性能與硬度值反常，HB=4.1，σs=41.5kg/mm2；HB=4.3，σs=43.5kg/mm2。因此做了機械性能抽查，其試驗結果如表1。

表1 機械性能抽查

抽試的兩發(fā)毛坯，機械性能均不合格，5號試棒斷口處無明顯縮頸，并且在5號毛坯的兩根拉伸后的試棒上發(fā)現(xiàn)多處有明顯的宏觀細裂紋。經(jīng)相關金相分析，初步結論是5號毛坯試樣晶粒粗大（一級），有過熱魏氏體組織［1］。隨即將該爐進行隔離。

2 原因分析

為進一步證實，毛坯生產(chǎn)廠將兩發(fā)毛坯的殘余樣品送某研究所進行金相分析［2］，結論是無過燒現(xiàn)象，但機械性能低于工廠內控指標。

鑒于兩次分析有差異，經(jīng)商定將工廠拉伸試樣5號試棒送該研究所作金相分析，其結論是該樣品性能不合格，是由過燒造成的［3］；從斷口分析證明，既有過燒，也有過熱；發(fā)生沿晶界開裂，晶界有熔化鋼球和熔化自由表面，有從熔融狀態(tài)冷卻過程中析出的樹枝狀MnS［4］；金相檢查發(fā)現(xiàn)晶粒大于1級；三角晶界有熔化孔洞和裂紋，這些都是過燒的典型特征［5］。

該所兩次分析結果不同，是由于在同一毛坯上取樣部位不同所致。

事故發(fā)生后，工廠曾多次召集現(xiàn)場有關人員開會分析。據(jù)當班操作人員回憶：當日下午1時許加熱工人發(fā)現(xiàn)方鋼坯料中頻加熱爐的第三爐眼中有打火現(xiàn)象，推料機推送不動該爐眼的加熱料；就將此料加入到第一爐眼中去，送出10號爐料進行沖壓。約30s后把工頻爐送來的加熱料又加入到第一爐眼中去，送出10號爐料進行沖壓。約1min后在第二爐眼中加入一個加熱料，送出14號爐料進行沖壓。約1分半鐘后，又向第三爐眼加料，推料機仍推不動。約兩分鐘后，加熱工人停止供電，將第三爐眼的襯套卸下，取出該爐眼的全部爐料，發(fā)現(xiàn)9號位的爐料因打火而被燒出一個直徑約40mm，深20mm的凹坑，不能沖壓作報廢處理，而12號、15號位的爐料卻被誤作正常合格爐料用于彈體沖壓。

爐料在中頻加熱爐內的位置見圖1，正常加熱爐的進料順序應是1、2、3，1、2、3，······；出料的順序應是13、14、15，13、14、15，······。由于第三爐眼打火而改變了規(guī)定的加料、出料順序，導致了該爐眼中的9號、12號、15號爐料和第二爐眼中的11號爐料在高溫區(qū)加熱時間過長，從而造成了毛坯的過熱過燒［6］。過燒料在沖壓加工中若無宏觀裂紋等疵病就會混入到產(chǎn)品批中。

圖1 爐料在中頻加熱爐內的位置

3 采取措施

問題出現(xiàn)后，我們對已制成的V68爐毛坯1440發(fā)做了如下處理。

1）毛坯經(jīng)粗車后，100%用超聲波技術測定毛坯的晶粒度［8］，具體方法如下。

毛坯在拔伸前要加熱，如果加熱溫度和時間失控就會使坯料過熱過燒，反映在內部組織上是奧氏體晶粒粗大并局部熔融，冷卻后易形成針狀滲碳體的魏氏體組織，晶界局部氧化并伴有顯著的裂紋［9］。

超聲波是頻率大于20kHz的聲波，具有較強的穿透力。通過對超聲波發(fā)射和反射回來的能量信息分析可以鑒定被測體內部組織的情況。基本思路為超聲波在介質中傳播時能量要衰減，衰減的大小取決于介質對超聲波的擴散、散射和吸收程度的大小。其中聲波的擴散是與傳播距離有關的能量損失；聲波的吸收是與介質的導熱性、粘滯性及彈性滯后有關的能量損失，在介質的宏觀尺寸、介質性質不變的情況下，介質組織的晶粒度的大小對上述兩種能量損失可以認為沒有顯著影響；而散射是在各向異性的不均勻金屬結晶組織內或在粗大晶粒的界面上產(chǎn)生的，當晶粒直徑與波長的比值大于1/10時，散射使超聲波能量的衰減顯著增加，而比值在1/100～1/10時，散射損失的能量較少［10］。

根據(jù)以上思想，選用縱波單探頭對彈體的前定心部、彈帶部和彈底部位置進行探測，由超聲波示波器上反射波的次數(shù)來確定被測彈體的晶粒度。超聲波工作頻率的選擇是以鑒別晶粒度高于3級的粗大晶粒為依據(jù)的［11］。其計算式如下：

式中：f為超聲波頻率；CL為聲波在鋼介質中的傳播速度；λ為超聲波的波長，取λ=10d（d為所需鑒別晶粒度的晶粒平均直徑）［12］。

經(jīng)超聲波檢查，共挑出14發(fā)晶粒度粗大的毛坯，經(jīng)金相鑒定為過熱毛坯，晶粒度1級～3級，作報廢處理。

2）彈體收口后100%進行整體正火處理。

3）經(jīng)硬度檢查和機械性能試驗合格后，從該爐中抽料做了強裝藥強度射擊試驗，結果合格。

同時，加強對操作人員的責任心教育和業(yè)務訓練，加強管理，嚴格貫徹執(zhí)行隔離廢品打字頭制度，杜絕混料現(xiàn)象。

4 結語

本文介紹了某彈廠在生產(chǎn)某型殺傷爆破榴彈時，發(fā)現(xiàn)彈體毛坯過燒，通過作金相分析及生產(chǎn)過程分析，找出彈體毛坯過燒的原因，提出了改進措施，降低了彈體毛坯制造廢品率，為后續(xù)彈藥生產(chǎn)提供經(jīng)驗。