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我公司40Cr 材质的调质钢在楔横轧后发现了5 ～6 根裂纹产品，与以往的齿轮钢楔横轧件因钢材或模具等原因产生的裂纹表现形式不同，该产品是安保件，其裂纹缺陷如果不解决，将会对车辆造成极大安全隐患。毛坯图见图1。

问题排查

裂纹形式

此批40Cr 调质钢楔横轧件裂纹宏观形貌见图2，该裂纹自球头部分沿产品轴向曲线分布，裂纹很深，采用正常的砂轮磨削方式检查其深度，未见裂纹消失，用带锯床沿垂直裂纹方向直径约33mm 的横截面横向锯开，裂纹深度约17mm。

图3 所示为因模具辊缝大造成的辊缝裂纹(辊缝印)，该裂纹沿产品轴向呈近似直线分布，裂纹深度很浅，用砂轮稍微一蹭裂纹随即消失。

图4 所示为原材料造成的裂纹，该裂纹沿轧件旋转方向分布，形成沿轴件表面螺旋分布的裂纹，如果裂纹源在轴件中心，则裂纹会沿轴线向左右对称分布，且形状为螺旋状。

根据以上分析可知，此次裂纹既非模具造成的辊缝裂纹，也不是原材料造成的原材料裂纹。

轴件硬度

图1 40Cr 材质产品毛坯图

图4 原材料造成的轧件裂纹

该类轴件为保温箱控温冷却，正常轴件硬度一般不超过250HB，图5 所示为随意抽取的两根正常轴件的表面硬度，分别为182HB、195HB、200HB、200HB。裂纹轴表面硬度为575HB、555HB、555HB，如图6 所示。由硬度对比可知，此裂纹轴并非正常冷却轴，其硬度达到了淬火硬度。

图5 正常轴表面硬度

图6 裂纹轴表面硬度

轴件金相组织

图7(a)和(b)所示分别为此裂纹轴横截面100倍和500 倍金相组织，由图7 可知，裂纹组织为板条马氏体。图8(a)和(b)所示分别为正常余温正火轴横截面100 倍和500 倍金相组织，由图8 可知，正常轴组织为铁素体+珠光体。

从以上分析可知，该轴裂纹并非模具或原材料造成的裂纹，而硬度和金相组织显示，该轴并非正常控温冷却硬度和金相组织，推断有可能是工人为了尽快对轧件进行检验，“红”轴入水冷却造成了轴件淬火。

试验验证

试验材料及方法

为验证轴件是否淬火，我们对轧制后的轧件进行入水试验，试验样件数量为5 个，样件入水前温度为919 ℃、919 ℃、920 ℃、920 ℃、919 ℃，水温为36.6℃。将5 个温度超过900℃的轧件，依次放入36.6℃的水中。

试验结果及分析

结果发现，3 个轧件表面出现了如此次轧件一样的裂纹，2 个轧件未发现裂纹。由此推断，可能是由于先放入的轴件温度高，水温能保持36.6℃，而后放入轴件的温度有所降低，且因已有热轴放入水中，使水温有所升高，所以后面的2 件轴未见裂纹。

加热温度和水温对裂纹的影响

试验材料及方法

依然选取5 个样件，其中，4 个轴件入水前温度为860℃，1 个轴件入水前温度在500℃以下；准备四桶水，水温分别为常温、36℃、45℃、50℃；准备一桶常温油。将4 个860℃的轴件分别放入常温油和温度为36℃、45℃、50℃的水中，1 个温度在500℃以下的轴件放入常温水中。

图7 裂纹轴金相组织

图8 正常轴金相组织

试验结果

结果发现，所有轴件均未见到裂纹。经过对操作人员调查，了解到以前的产品都是“红”轴入水，并未见到裂纹。对此批产品的成分和端淬分析可知，此批材料端淬高，淬透性好，而以往产品要么是齿轮用钢，属于低碳钢或低碳合金钢，淬透性差，要么是调质钢的低淬透性钢，淬透性较此批产品差。因此，此批产品在高温入水时因淬透性好、应力大而导致裂纹产生。

结论

⑴“红”轴温度太高和入水水温太低，易导致轴件淬火应力过大，产生裂纹。

⑵轴件温度低于860℃，水温高于36℃和常温油，均不会导致轴件裂纹。为保险起见，轴件入水温度应低于500℃，即肉眼观察轴件变黑后可放入水中快速冷却。

⑶对于调质钢等淬透性较高的材料，工件入水前温度应降至500℃以下，即变黑后方可入水，且工件入水水温应高于36℃。