Analyse des fissures transversales dans le forgeage des cylindres de support

Les fissures constituent actuellement un problème majeur affectant le développement de la production de forgeage et la qualité des pièces forgées, et sont également au centre de la recherche et des discussions dans l'industrie de la forge. Avec la recherche sur de nouveaux matériaux et procédés de forgeage, les fissures dans le forgeage présentent également de nombreuses formes différentes, telles que des fissures denses, des fissures longitudinales et des fissures transversales. En 2019, les fissures verticales étaient plus graves lors du forgeage et du refoulement du VC rouleaux de sauvegarde produits, ce qui rend le nettoyage manuel difficile. En optimisant le processus de production, en améliorant le contrôle des inclusions et en améliorant la qualité de surface du lingot d'acier, les fissures ont été considérablement améliorées, mais le problème des fissures transversales existe toujours dans le processus de forgeage.

Le VC de l'entreprise lingot d'acier Les lingots d'acier VC sont chauffés au gaz naturel, avec une température de chauffage de 1240 à 1260 °C. Le tonnage du lingot d'acier VC est relativement important, généralement supérieur à 50 t. Il est forgé avec trois feux, le premier feu s'élevant et pressant la pince ; le pilier du deuxième feu est épaissi et allongé. ; Le produit fini du troisième feu est forgé. En général, des fissures transversales denses apparaissent à la surface des lingots d'acier VC après le deuxième feu et sont plus évidentes sur un côté de la surface. Cependant, de telles fissures ne sont pas évidentes pendant le processus de rugosité. Après l'allongement du deuxième feu, les fissures denses à la surface du lingot d'acier sont telles qu'illustrées à la figure 1.

Figure 1 État des fissures denses à la surface du lingot d'acier

Le lingot d'acier a été forgé lors du deuxième feu, chargé dans le four et recuit, puis la surface a été échantillonnée et testée.

Examen du processus

On pense généralement que l’apparition de fissures transversales ou de fissures de surface est directement liée à deux aspects.

1) Si les éléments résiduels dépassent la norme, notamment le Cu et l'As, etc., des fissures de surface apparaîtront pendant le processus de refoulement ou d'étirage. Par conséquent, les zones présentant des fissures sévères ont été échantillonnées et les résultats de l'analyse spectrale sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1 Résultats de l'analyse spectrale des zones de fissures sévères (fraction massique) (%)

Après les tests de composition chimique, aucun élément nocif évident n'a été trouvé dépassant la norme.

2) Surchauffe causée par une température de chauffage de forgeage excessive. Au début, la branche forgeage a connu de graves problèmes de fissuration longitudinale causés par une surchauffe d'un côté pendant le processus de chauffage du lingot d'acier. Le lingot d'acier a subi de graves pertes après le forgeage. Cependant, aucune fissure n'a été constatée pendant le processus de refoulement de ce lingot d'acier, et la température de chauffage ne dépassait pas la norme lors du contrôle.

Technologie de forgeage d'acier à outils rapide

Analyse métallographique

(1) Détectez la phase métallographique à la position normale où il n'y a pas de fissures à la surface du lingot d'acier. La profondeur du point brillant poli est de 1 à 2 mm. La structure est constituée de perlite + une petite quantité de carbure, et aucune inclusion n'est trouvée, comme le montre la figure 2.

Figure 2 Inspection métallographique des endroits exempts de fissures sur la surface

(2) Localisation du défaut : Détectez la structure métallographique dans la zone présentant de fortes fissures à la surface du lingot d'acier (3 points au total). La profondeur du point brillant poli est de 4 à 5 mm. La structure est en ferrite et aucune inclusion n'est trouvée, comme le montre la figure 3.

Figure 3 Détection de structure métallographique dans les zones sévères

Lors de l'inspection métallographique sur site, il a été constaté que l'ensemble du champ de vision était composé d'une structure de ferrite, aucune structure de perlite n'a été trouvée et la profondeur de la couche de décarburation était évidemment plus profonde que la partie normale.

(3) Échantillonnage de l'emplacement des défauts : Échantillonnage de la zone présentant de graves fissures sur la surface du lingot d'acier, l'emplacement est indiqué dans la figure 4.

Figure 4 Fissures superficielles dans un lingot d'acier

Un examen métallographique à fort grossissement a été effectué sur l'échantillon prélevé, comme le montre la figure 5. La zone marquée est une structure de ferrite. Utilisez une règle pour mesurer, comme le montre la figure 6, la structure de ferrite près de la fissure (la zone de point lumineux de la figure 5) a une profondeur de 9 à 10 mm et une largeur d'environ 10 mm.

Figure 5 La zone marquée est une structure en ferrite

Figure 6 Profondeur de la structure de la ferrite

Français En comparant les deux photos de la Figure 7 et de la Figure 8, on peut voir que la taille de la zone de tissu de ferrite des deux côtés de la fissure est évidemment différente, et à l'exception de la zone marquée sur la Figure 5 (ligne rouge), qui est la structure de ferrite, les autres sont une structure de perlite. . La métallographie de l'échantillon montre que la taille des grains de la région de ferrite est de 6 à 10 niveaux. Redétectez la profondeur du point brillant de la structure de ferrite sur la surface du lingot d'acier, polissez-le à 10~12 mm et détectez la structure de perlite.

Figure 7 Modifications de la microstructure à l'emplacement de la fissure

Figure 8 Structure de la ferrite

Analyse par microscopie électronique

Après l'écrasement du côté droit de la fissure (marqué par la ligne noire dans la partie inférieure), la morphologie microscopique de la surface de fracture est détectée, comme le montre la figure 9. On peut voir sur la figure 9 que le lustre métallique de la zone de structure perlitique et de la zone de structure ferritique sont clairement différents. Effectuez une inspection au microscope électronique de la position de fracture, comme le montre la figure 10.

Figure 9 Morphologie des fissures

Figure 10 Détection de la position de la fracture

Les photos de fractures montrent qu'il existe une morphologie de fracture suspecte de type pierre sur la figure 10a. Sur la figure 10b, aucune structure de clivage n'est trouvée sur la fracture dans la zone de perlite, mais la fracture montre des signes de passivation.

Analyse

1) Sur le côté présentant des fissures transversales importantes à la surface du lingot d'acier, un total de 5 points ont été détectés par métallographie sur site (2 points en position normale et 3 points en position de fissure). Il a été constaté que les deux points en position normale sont tous des structures perlitiques, tandis que les trois points en position de fissure sont tous des structures ferritiques, indiquant que la couche superficielle de la zone où existent des fissures transversales à la surface du lingot d'acier est une structure ferritique.

2) La surface de fracture de l'échantillon présente une structure de clivage qui n'est pas une surface de fracture fragile, et les zones de ferrite et de perlite présentent des signes de surchauffe.

3) Les dépôts d'oxydes présents dans les fissures lors de l'examen métallographique peuvent être dus à une mauvaise fluidité due à des problèmes de structure de surface du lingot d'acier lors du processus de rugosité. Lors de l'allongement ultérieur, une partie des dépôts d'oxydes peut être pressée dans les fissures.

Conclusion  

Il existe une structure de ferrite de 10 mm de profondeur dans la zone de fissure transversale à la surface du lingot d'acier, et les performances de forgeage à haute température sont médiocres, ce qui entraîne la formation de fissures transversales denses à la surface. La principale raison est qu'il existe une certaine relation entre les positions correspondantes du lingot d'acier et du brûleur et l'atmosphère locale du four. Il est nécessaire de normaliser la position du lingot d'acier et de tester régulièrement l'uniformité de l'atmosphère du four.