西宁特殊钢股份有限公司、青海省冶金产品研究与开发重点实验室
摘 要：35MnB钢采用转炉+LF精炼+VD+小方坯连铸+小型连扎工艺生产，但在生产中发现，部分炉次成品材探伤不合格、表面出现裂纹。通过夹杂物检验、探伤定位以及扫描电镜分析对35MnB钢表面出现轴向裂纹的成因进行了分析。结果表明：裂缝是由连铸坯卷渣造成的。
关键词：35MnB钢 表面裂纹 氧化物 扫描电镜
35MnB钢是以锰、硼代替铬、镍的一种低合金结构钢。微量硼加入钢中可显著提高淬透性，节约大量贵重合金元素，还可获得良好的综合力学性能。经调质处理后，35MnB钢可获得回火索氏体组织，具有良好的强度与塑性、韧性配合，广泛用于对淬透性和冲击韧度有较高要求的使用环境，如汽车的轴和联轴节等受力部件。因此，本文针对部分批次出现裂纹的缺陷进行分析，找出原因。
1 理化检验
1.1化学成分分析
采用斯派克M8型直读光谱仪分析了钢材的化学成分，结果见表1，可见符合Q/XGSZ494-2016对35MnB钢的技术要求。
表1 35MnB钢的化学成分(质量分数)
元素 | C | Mn | Si | P | S | B |
样品 | 0.44 | 1.12 | 0.29 | 0.016 | 0.023 | 0.0004 |
技术协议 | 0.42～ 0.46 | 1.00～ 1.20 | 0.15～ 0.35 | ≤0.030 | 0.010～ 0.025 | ≤0.25 |
1.2宏观检验
试样经活塞杆摩擦焊接后UT探伤不合格，然后切除掉不合格焊接区域后重新再次进行摩擦焊接，经UT探伤后仍然发现不合格刨切的金相试样。试样形貌见图1。
35MnB钢纵向
焊接缝
图1试样形貌
1.3金相分析
试样腐蚀前观察：裂纹附近有大量的氧化物夹杂，氧化物聚集串链状分布，氧化物夹杂
为浅灰色。详情见图2。
图片2 试样腐蚀前
试样腐蚀后观察：裂纹处组织为珠光体和铁素体，裂纹两侧存在贫碳区域，氧化物两侧为完全铁素体、成条带分布。详情见图3。
图3 试样腐蚀后
1.4扫描电镜分析
用线切割机截取断口裂纹源处试样置于无水乙醇溶液中经超声波清洗后，采用扫描电镜进行微观检验。
裂纹起源于条带处，条带呈倾斜、较光滑面，经对条带多处大、小面积能谱成分分析，条带主要为5～30μm的Al2O3夹杂物颗粒聚集带。条带两边高、低断口面较平整，未发现易引起开裂的非金属夹杂物等冶金缺陷[1]。
表2分析结果平均值
| C | O | Si | K | P | Fe | Mn | Cr |
图谱1 | 3.67 | 3.87 | 0.73 | 1.35 | | 88.74 | 1.64 | |
谱图2 | 16.78 | 18.60 | 0.71 | 3.39 | 1.03 | 56.82 | 2.38 | 0.29 |
结果如表2所示；试样氧化物主要元素为O和Fe，同时存在少量的Mn、Si、P和K元素。
2结论
裂纹是由于连铸坯凝固时存在冶金缺陷缩孔，氧化物聚集至缩孔处，后续热处理轧制时由于存在大量氧化物无法挤压冶金焊合，导致材料在活塞杆摩擦焊合时出现裂纹并延伸[2]。
参考文献：
[1]金荣植.重型载货汽车后桥主动锥齿轮断裂原因分析及改进措施
[J].金属热处理, 2007, 32(2):96-97
[2]钟培道.断裂失效分析续[J].理化检验-物理分册, 2005, 41(8):427-428
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