SWRCH8A冷镦开裂原因分析

任安超朱 敏周剑华

（1.武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉430081；2.武钢研究院，湖北武汉430080）

SWRCH8A冷镦开裂原因分析

任安超1，2朱 敏2周剑华2

（1.武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉430081；2.武钢研究院，湖北武汉430080）

冷镦钢SWRCH8A在使用时变形较大，容易在表面造成开裂，为了改善SWRCH8A钢的性能，降低冷镦时开裂的几率，采用金相检验、扫描电镜及能谱分析等手段对开裂试样进行了观察和分析。结果表明：SWRCH8A钢开裂主要是原材料表面存在线状缺陷所致，而缺陷周围组织正常，也未见到大颗粒夹杂，提出改进措施。

SWRCH8A；开裂；线状缺陷

随着制造技术的进步，标准件产品的生产工艺也发生了根本变化。冷镦钢主要用于制造螺栓、螺母等冷镦成型的零部件，一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢，由于其是在常温下利用金属塑性加工成型，往往要承受70%以上的总变形量，材料内部的组织致密，产品的机械性能好，材料利用率高，生产效益好，能量消耗低，产品尺寸精度高以及表面质量好［1－3］。冷镦钢产品具有成分稳定，有害元素低，钢质纯净度高，脱碳层小以及表面缺陷少等优点，使用时易进行球化退火，热处理质量稳定以及淬透性好，需求量较大，广泛应用于机械制造、工程建筑、航空航天以及家用电器等行业领域。

国内某厂生产的SWRCH8A冷镦钢作为用户生产螺帽的原材料，采取的加工工艺为：盘条去铁皮（机械除鳞）→酸洗（硫酸30%左右）→水洗（冷水）→磷化→干燥（置空气中）拉拔→冷镦。大部分产品整个生产过程顺利，但也存在在最后工序冷镦时出现开裂的情况，本文对此进行了分析研究。

1 冷镦钢SWRCH8A的生产工艺

国内某厂根据自身生产工艺设备的情况，开发了冷镦钢SWRCH8A，采用的生产工艺如下：铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→LF炉精炼→连铸→方坯检查、验收→方坯加热→高线轧制→控冷及集卷→成品检验→入库。

2 理化检验及结果

通过对样品的组织、裂纹形貌以及裂纹中的成分情况的综合研究，分析样品产生开裂的原因，SWRCH8A的实际化学成分见表1，从表中可以看出其化学成分均在标准范围之内。

表1 SWRCH8A的主要化学成分

2.1 宏观形貌

螺帽表面裂纹如图1所示。图1（c）显示两端开口较大。

图1 裂纹宏观形貌

2.2 扫描电镜分析

从图2（a）可以看出，在螺帽边部存在大量不规则微裂纹，裂纹约呈450角向内伸展，长度不一，裂纹中有CaO类夹杂，见图2（b）。

图2 扫描电镜分析

2.3 金相分析

试样经4%硝酸酒精侵蚀后观察，试样组织为铁素体＋少量的珠光体，见图3。从盘条取样酸洗观察，表面明显存在线痕，见图4。

3 分析与讨论

从表1和图3可以得出，SWRCH8A钢的金相组织和成分均正常。在螺帽缺陷处取截面样磨制观察，开裂部位有裂纹，裂纹斜向伸入钢基，裂纹末端圆滑过渡，非撕裂状，从裂纹处能谱分析可以看出，裂纹中存有少量的CaO类夹杂，裂纹内还嵌有氧化亚铁（见图2），裂纹周围无异常夹杂物聚集大颗粒夹杂物（见图7）。对螺帽裂纹进行侵蚀，裂纹周围有流变特征，组织为铁素体＋珠光体（见图8），裂纹周围组织无异常特征。对原材料表面酸洗观察，可以看出表面存在明显的两条线痕（见图4），从图5和图6取原材料横截面观察，两条近乎平行的裂纹插入钢基，裂纹周围组织正常，未见有大颗粒夹杂物存在，同时裂纹周围无脱碳现象。综上分析，螺帽开裂是原材料表面存在线状缺陷所致。

通过调查发现，在生产过程中由于各架轧机的孔型中心与轧制中心线、轧机导卫与轧机孔型的对中存在偏离，从而出现单侧耳子的现象，最终在产品表面出现线痕。此外由于轧制过程中整个轧机系统的张力不稳定，还可能导致轧制过程中轧件过充满，从而造成双侧耳子，以致于产品表面出现两条线痕［4－7］。

4 结论及改进措施

（1）SWRCH8A钢冷镦开裂主要原因为原材料表面存在线状缺陷所致。

（2）生产过程中及时调整各架轧机的孔型中心与轧制中心线、轧机导卫与轧机孔型的对中，同时尽量保持恒张力轧制，避免出现耳子现象。

（3）严格控制生产备件质量，尤其是导卫装置插件内表面质量，并精确调整导卫的开口度和扭转角，保证导卫安装中心位置，防止热划伤。

［1］ 钱立和.国内外冷镦钢研究进展［J］.轧钢，2000，（4）：25－29.

［2］ 祖荣祥.高强螺栓钢的开发与应用［J］.特殊钢，1995，（2）：16－18.

［3］ 刘建勋，李 壮，徐佩笔，等.铆螺钢徽裂原因分析［J］.材料热处理，2006，35（10）：68，70.

［4］ 帅习元，陈洪伟，周 勇，等.冷镦钢冷镦开裂原因及其改进措施［J］.中国冶金，2008，18（4）：33－38.

［5］ 高永彬，张 力，亓奉友，等冷镦钢盘条冷镦不合格原因分析［J］.金属制品，2008，34（3）：19.21.

［6］ 刘 远.冷镦钢开裂原因分析及质量改进措施［J］.金属材料与冶金工程，2008，36（6）：33.36.

［7］ 和前进，潘金焕，姜钧普，等.影响湘钢冷镦钢质量的主要因素［J］.钢铁，2003，（1）：25－28.

Analysis of SWRCH8ASteel Cracking in the Cold Heading Process

REN Anchao ZHU Min ZHOU Jianhua

Cold heading SWRCH8Asteel tends to deform in application，with cracks appearing on the surface.To improve the property of cold heading steel and reduce the cracking rate，investigation and analysis are made to the sample pieces of SWRCH8Asteel in the cold－heading process under scanning electron microscope through metallographic detection via energy spectrum analysis.The results show that cracking is caused by striation defects，for the organization is normal around defects and large－grained inclusion does not appear.The relative improvement methods are proposed.

SWRCH8A；crack；striation defects

TG115

A

1671－3524（2012）02－0022－03

（责任编辑：栗 晓）

2012－05－15

任安超（1976～），男，博士生，工程师.E－mail：anchaoren＠163.com