Анализ поперечных трещин при ковке опорных валков

Трещины в настоящее время являются важной проблемой, влияющей на развитие кузнечного производства и качество поковок, а также являются предметом исследований и обсуждений в кузнечной промышленности. С исследованием новых материалов и процессов ковки трещины в ковке также показывают множество различных форм, таких как плотные трещины, продольные трещины и поперечные трещины. В 2019 году вертикальные трещины были более серьезными во время ковки и осадки VC резервные рулоны продуктов, что затрудняет ручную очистку. Благодаря оптимизации производственного процесса, улучшению контроля включений и улучшению качества поверхности стального слитка трещины были значительно улучшены, но проблема поперечных трещин в процессе ковки все еще существует.

Венчурный капитал компании стальной слиток нагреваются природным газом с температурой нагрева 1240~1260°C. Тоннаж слитка стали VC относительно большой, как правило, более 50 тонн. Он куется с тремя огнями, причем первый огонь поднимает и прижимает зажим; второй огонь утолщает и удлиняет опору. ; Готовое изделие третьим огнем подвергается ковке. Обычно после второго огня на поверхности слитков стали VC появляются плотные поперечные трещины, которые более заметны на одной стороне поверхности. Однако такие трещины не видны во время процесса придания шероховатости. После удлинения вторым огнем плотные трещины на поверхности стального слитка выглядят так, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Состояние плотных трещин на поверхности стального слитка

Стальной слиток был выкован во втором обжиге, загружен в печь и отожжен, после чего были взяты образцы поверхности и проведены испытания.

Обзор процесса

Обычно считается, что возникновение поперечных трещин или площадных трещин напрямую связано с двумя аспектами.

1) Если остаточные элементы превышают стандарт, включая Cu и As и т. д., в процессе высадки или волочения появятся зональные трещины. Поэтому были отобраны участки с серьезными трещинами, а результаты спектрального анализа приведены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты спектрального анализа участков с сильными трещинами (массовая доля) (%)

В результате проверки химического состава не выявлено превышения допустимых норм по содержанию вредных веществ.

2) Пережог, вызванный чрезмерно высокой температурой нагрева ковки. В первые дни кузнечное отделение столкнулось с серьезными проблемами продольного растрескивания, вызванными пережогом с одной стороны во время нагрева стального слитка. Стальной слиток понес серьезные потери после ковки. Однако в процессе осадки этого стального слитка трещин обнаружено не было, и при повторной проверке температура нагрева не превысила стандартную.

Технология ковки быстрорежущей инструментальной стали

Металлографический анализ

(1) Определите металлографическую фазу в нормальном положении, где нет трещин на поверхности стального слитка. Глубина полированного яркого пятна составляет 1~2 мм. Структура представляет собой перлит + небольшое количество карбида, и никаких включений не обнаружено, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Металлографический контроль мест на поверхности, не содержащих трещин.

(2) Расположение дефекта: Определите металлографическую структуру в области с серьезными трещинами на поверхности стального слитка (всего 3 точки). Глубина полированного яркого пятна составляет 4~5 мм. Структура ферритная, включений не обнаружено, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Металлографическое обнаружение структуры в сложных зонах.

В ходе металлографического контроля на месте было установлено, что все поле зрения состоит из ферритной структуры, перлитной структуры не обнаружено, а глубина обезуглероженного слоя явно больше нормальной части.

(3) Отбор проб для определения местоположения дефекта: отбор проб производится в области с серьезными трещинами на поверхности стального слитка, местоположение показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Поверхностные трещины в стальном слитке

На взятом образце было проведено металлографическое исследование с большим увеличением, как показано на рисунке 5. Отмеченная область представляет собой ферритную структуру. Используйте линейку для измерения, как показано на рисунке 6, ферритная структура вблизи трещины (яркая область пятна на рисунке 5) имеет глубину 9~10 мм и ширину около 10 мм.

Рисунок 5. Отмеченная область — структура феррита.

Рисунок 6 Глубина структуры феррита

Сравнивая две фотографии на рисунке 7 и рисунке 8, можно увидеть, что размер области ферритной ткани по обе стороны трещины явно отличается, и за исключением области, отмеченной на рисунке 5 (красная линия), которая является ферритной структурой, остальные представляют собой перлитную структуру. Металлография образца показывает, что размер зерна ферритной области составляет от 6 до 10 уровней. Повторно определите глубину яркого пятна ферритной структуры на поверхности стального слитка, отполируйте ее до 10~12 мм и определите перлитную структуру.

Рисунок 7. Изменения микроструктуры в месте трещины

Рисунок 8. Структура феррита

Анализ с помощью электронной микроскопии

После того, как правая сторона трещины (отмечена черной линией в нижней части) раздавлена, микроскопическая морфология поверхности излома обнаружена, как показано на рисунке 9. Из рисунка 9 видно, что металлический блеск области перлитной структуры и области ферритной структуры явно отличается. Проведите электронно-микроскопический осмотр положения излома, как показано на рисунке 10.

Рисунок 9 Морфология трещины

Рисунок 10. Определение положения перелома

Фотографии излома показывают, что на рисунке 10а имеется предполагаемая камнеподобная морфология излома. На рисунке 10б на изломе в перлитной области не обнаружено никакой структуры скола, но излом показывает признаки пассивации.

Анализ

1) На стороне с серьезными поперечными трещинами на поверхности стального слитка металлографией на месте было обнаружено в общей сложности 5 точек (2 точки в нормальном положении и 3 точки в месте трещины). Было обнаружено, что две точки в нормальном положении представляют собой все перлитные структуры, в то время как три точки в месте трещины представляют собой все ферритные структуры, что указывает на то, что поверхностный слой области, где на поверхности стального слитка существуют поперечные трещины, представляет собой ферритную структуру.

2) Поверхность излома образца имеет структуру скола, которая не является поверхностью хрупкого излома, а области феррита и перлита демонстрируют признаки перегрева.

3) Оксидная окалина, обнаруженная в трещинах при металлографическом исследовании, может быть вызвана плохой текучестью из-за проблем с поверхностной структурой стального слитка в процессе огрубления. При последующем удлинении часть оксидной окалины может быть вдавлена в трещины.

Заключение  

На поверхности стального слитка в области поперечной трещины имеется ферритная структура глубиной 10 мм, а производительность высокотемпературной ковки плохая, что приводит к образованию плотных поперечных трещин на поверхности. Основная причина заключается в том, что существует определенная связь между соответствующими положениями стального слитка и горелки и локальной атмосферой печи. Необходимо стандартизировать положение стального слитка и регулярно проверять однородность атмосферы печи.