一種45 鋼調質法蘭盤裂紋分析及技術對策

我司生產的某法蘭盤零件材質為45 鋼，其主要加工工藝為：鍛造+調質+粗車+精車+鍍鋅+入庫。該零件的鍛件毛坯圖如圖1 所示，鍛件內外具有較大的厚度差異。

對我司生產的一批約500 余件該法蘭盤鍛件進行調質，調質工藝為：淬火保溫溫度825℃，保溫時間85 分鐘，淬火介質為10%NaCl 鹽水，在鹽水中冷卻15 秒，4 小時內回火，回火溫度520℃～530℃，保溫2.5 小時。該批鍛件調質后發現大量件出現裂紋。

配置靜態LACP協議同樣也需要網絡管理人員手工加入成員端口，但是它可以通過主動端設備來完成鏈路聚合中相關端口的參數協商，可以實現對端口的活動管理，比如選擇其中的兩條鏈路轉發數據，另一條鏈路實現備份。

圖2 為該鍛件薄壁端面上下的裂紋，可以看出裂紋沿著法蘭盤薄壁端面呈周向分布，在薄壁端面處已經裂透，裂紋貫穿整個薄壁端面。據統計，該批鍛件調質后出現裂紋274 件，廢品率超過50%，已經嚴重影響后續生產加工。

實驗分析

為保證后續生產，針對該批法蘭盤鍛件調質后裂紋發生的原因展開分析。

材質分析

由于45 鋼的淬透性較差，為保證能夠獲得合格的調質硬度和組織，通常情況下采用鹽水作為淬火介質。由于該鍛件結構較為特殊，采用鹽水作為單一的淬火介質盡管能夠滿足硬度和組織的要求，但卻無法杜絕淬火裂紋的發生。

該批鍛件實際檢測的化學成分如表2 所示。

將表2 中的45 鋼化學成分與表1 標準對比，可以看出該批次法蘭盤鍛件的化學成分符合要求。

硬度檢測

因此，針對該鍛件，制定新的調質工藝為淬火保溫溫度820℃，保溫時間60 分鐘，淬火介質為10%NaCl 鹽水和淬火油，鹽水溫度20℃～40℃，淬火油溫度30℃～60℃，在鹽水中冷卻3 ～5 秒后迅速放入淬火油中油冷，4 小時內回火，回火溫度520℃～530℃，保溫2.5 小時。新的調質工藝與原始工藝對比，主要改變淬火介質，由單一的鹽水改變為水-油雙介質。這樣做可以在高溫區用鹽水的快速冷卻抑制過冷奧氏體的分解，在低于400℃時，立即轉入油中緩慢冷卻，以減少淬火內應力，防止淬火裂紋。

金相分析

從圖3 中可以看出，遠離裂紋的基體組織為：回火索氏體，1 級，符合國標GB 13320-2007 調質鋼調質組織的要求。而在裂紋附近，沒有觀察到脫碳組織，說明裂紋不是在淬火前造成的，而應該是淬火時出現，結合裂紋宏觀形貌，裂紋為淬火裂紋。

將圖2 所示鍛件沿著垂直于裂紋開裂方向鋸斷進行金相分析，結果如圖3 所示。

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討論

通過上述分析，該批鍛件調質后出現裂紋主要是淬火時所致。鍛件的調質是熱處理加熱和冷卻的過程，由于熱脹冷縮和發生組織相變時新舊組織比容的差異，必然發生體積的變化。需要特別注意的是，零件在冷卻的過程中表面和心部存在溫度的差異，加上組織相變的不同時性和相變量的不同，鋼鐵零件表面和心部的體積變化無法同步進行，因此產生內應力。

通過上述分析，針對該法蘭盤鍛件，可以采取增加薄壁厚度的方法，減少鍛件內外的厚度差，促使淬火時內外組織轉變速度趨于一致，從而降低淬火開裂所造成廢品率。但鍛件毛坯是基于產品零件添加余量而設計的，其整體結構是由零件結構決定的。增加該零件薄壁處的余量，一方面增加原材料用料成本，導致鍛件生產成本增高；另一方面會造成隨后的機加工工作量顯著增大，降低生產效率。因此，僅僅通過增加零件薄壁處余量尋求改善淬火過程是不可取的。需要從調質工藝的角度進行改變，從而提高調質合格率。

為減少淬火開裂，從冷卻特性角度講，希望淬火介質在冷卻初期，冷卻速度慢一些，避免處于奧氏體和過冷奧氏體狀態的工件因冷卻速度快，收縮急劇而發生彎曲畸變。在過冷奧氏體最不穩定的區間(珠光體轉變曲線“鼻子”處，600℃～400℃)，希望快冷，避免發生珠光體轉變。又希望進入馬氏體轉變區(M

點以下)，冷卻速度愈慢愈好，緩解馬氏體轉變體積膨脹而產生的應力，防止開裂和減少畸變。圖4 為理想淬火介質的冷卻曲線。但由于各種鋼過冷奧氏體穩定性不同及實際工件尺寸、形狀的差異，要求同時適合各種鋼材的淬火介質是不現實的，所以，理想淬火介質是不存在的。

針對該法蘭盤鍛件，不同部位厚度具有較大差，鍛件內孔附件厚度遠遠大于外側薄壁的厚度，從圖可以看出薄壁處厚度僅為10mm，淬火時薄壁處完全可以淬透。淬火時，薄壁處由于冷卻較快，首先發生冷卻和馬氏體轉變，而內孔附近由于厚度較大，散熱和冷卻較慢，隨后才發生馬氏體轉變，由于兩者尺寸差異較大，因而產生較大的內應力，當內應力超過鍛件的斷裂強度時，鍛件發生開裂。一種鋼在同一種介質中淬火時，在淬透情況下存在一個危險截面尺寸。45鋼的易裂尺寸范圍為5mm ～11mm。該鍛件薄壁處厚度為10mm，處于易裂尺寸范圍內，在調質時容易發生淬火開裂。

改進措施

針對科技服務機構、技術轉移人才服務能力不足等問題，充分發揮省科技創新服務聯盟、省技術轉移聯盟、省技術產權交易市場等作用，集聚科技創新服務資源，開展綜合性、專業化一站式服務。提升大學科技園、科技企業孵化器、加速器、眾創社區等各類孵化載體技術轉移轉化功能。引導咨詢、評估、法律、創業投資等各類服務機構跨界發展，集成技術轉移全鏈條服務［8］。建立技術轉移人才培育機構，培養一批懂技術、懂法律、會經營管理、懂市場運作、復合型、專業化的技術轉移人才隊伍。

一是組建掃黑除惡專用微信群，拓寬宣傳載體。群內涵蓋38個成員單位的主管領導和一名聯絡員，掃黑辦第一時間發布中央和市區有關會議精神，并要求各單位各部門及時將開展活動的圖文發送到群里，大家時時在群里交流經驗做法。同時區掃黑辦擇優編發簡報上報市掃黑辦并報送區領導，不斷激發大家的工作熱情，有效營造了一種掃黑除惡眾人挑，人人肩上有責任的氛圍。

45 鋼原材料需符合我廠要求的S78002-2016 標準，其標準化學成分如表1 所示。

按照內應力產生的原因和機理的差異，可將其分為兩種，即熱應力和組織應力。熱應力是指鋼件在熱脹狀態下快速冷卻，進入冷卻狀態，不同部位體積縮小不同時，從而產生熱應力；組織應力，是指在冷卻過程中零件由奧氏體轉變為馬氏體組織，馬氏體比容大于奧氏體比容，同一零件不同部位由于冷卻能力不同，造成組織轉變動力不同，從而導致奧氏體組織轉變成馬氏體組織速度也不相同，不同部位組織轉變具有不同時性。內應力為熱應力和組織應力兩者的復合作用。

不過，可以采取接近于理想冷卻介質的雙介質淬火方式進行淬火。雙介質淬火是將加熱好的工件先淬入冷卻能力較強的介質中，待工件溫度降至C曲線“鼻溫”以下溫度時，再淬入冷卻能力較弱的介質中繼續冷卻，以獲得馬氏體組織。

法蘭盤鍛件調質后硬度要求為25HRC ～30HRC，抽取一件已經開裂的鍛件，在薄壁端面檢測硬度，結果為26.5HRC，符合工藝要求。

通過采用雙介質淬火，首批試驗200 件，隨后進行粗車，僅發現9 件出現裂紋，調質合格率大于95%。而該9 件的出現，可能與工人操作的熟練程度有關(注：鍛件是在外協廠家進行雙介質調質)。雙介質淬火時，工件在第一種介質中的停留時間，是雙介質淬火時至關重要的一個參數。在第一種介質中停留時間過長，就變成單液淬火，起不到減少變形和防止開裂的作用。若過早的置入第二種介質中，則由于工件的溫度尚高，介質的冷卻速度又慢，在冷卻過程中則發生非馬氏體型組織轉變。由于試驗鍛件是在外協廠家調質，在鹽水中冷卻時間僅有3 ～5 秒，因此工人由于人為因素在操作時不能完全精確保證每件鍛件的冷卻時間，在鹽水中停留時間稍長，就會造成鍛件開裂。后續需進一步嚴格要求操作程序。

結論

本文通過對本司一種法蘭盤鍛件調質裂紋產生原因的分析，提出了相應的改進措施。具體結論如下：

將橡膠草胚性愈傷組織按梯度接種至50 mL的液體培養基中進行培養，在培養懸浮細胞的過程中，定時對培養液進行檢測，收集數據，繪制相應的曲線，橡膠草懸浮培養細胞的生長呈S型曲線，在0～8 d，細胞生長速度緩慢，處于滯后期；在 8～12 d橡膠草懸浮細胞的增長趨勢明顯上升，處于對數生長期，在12～16 d細胞增長趨勢明顯下降，處于減慢期，在16～20 d平均生長量保持穩定，處于靜止期（圖2）。

⑴該鍛件厚度尺寸差異較大，在調質時容易發生淬火開裂，裂紋為淬火裂紋；

本文的研究對學生的漢語習得與漢語交際運用有著十分積極的促進作用。在漢語的教授過程中，注重對學生進行使用致歉言語行為的操練，對教師自身以及漢語學習者來說，都是十分有必要的。只有學習者了解漢語致歉言語行為的實際情況，才能更好地掌握更地道的漢語。

⑵采用水-油雙介質淬火方式降低淬火內應力，可減少淬火開裂，提高了該鍛件調質合格率。