ZG40Mn2托轮缺陷原因分析

由建行

(洛阳隆华传热节能股份有限公司，河南471000)

ZG40Mn2托轮缺陷原因分析

由建行

(洛阳隆华传热节能股份有限公司，河南471000)

ZG40Mn2托轮正火后进行超声检测没有底波，怀疑是粗晶问题。通过对ZG40Mn2托轮进行解剖，观察其微观组织，测定其晶粒度，分析缺陷产生的原因。

ZG40Mn2；托轮；粗晶

铸造工艺是一种复杂的工艺，在铸造过程中会产生各种类型的缺陷，常见的有缩松、缩孔、裂纹、夹杂、气孔、晶粒粗大等。托轮是回转窑系统支撑装置的重要组成部分，它托浮轮带和承受回转窑全部重量，并对筒体起着定向作用。多件ZG40Mn2材质的托轮在正火后出现超声检测没有底波的现象，疑为粗晶，再经过二次正火后超声检测仍然不合格，与其尺寸、重量接近的其它材质的托轮则无这种现象。通过对其中一件超声检测不合格的托轮进行解剖来查找其中的原因。

1 理化检验

通过对样块着色检测后发现样块表面存在密集裂纹，如图1所示。再通过对未腐蚀金相样块观察，发现样块均存在不同程度的疏松、夹杂、裂纹等铸造缺陷，如图2所示。

组织偏析如图3所示。珠光体+铁素体如图4所示。

由图3可知，样块成分不均匀，造成组织偏析。由图4可知，组织为珠光体与铁素体，铁素体呈块状及网状分布。根据GB 6394—2002评定晶粒度为7～8级。

2 原因分析

(1)通过着色检测及微观分析，样块中存在大量缩松、微裂纹等，虽然晶粒达到7～8级的细晶粒标准，但由于缺陷的不同层次的影响，致使检测过程中无底波出现，造成晶粒粗大的假象。

(a)(b)

(a)(b)

图2 微观缺陷(100×)
Figure 2 The micro-defect (100×)

缩松是铸型中的液态金属或合金在随后的冷却和凝固过程中，若其由液态收缩和凝固收缩引起的容积缩减得不到补充，在铸件最后凝固的部位所形成空洞。

图3 组织偏析(100×)Figure 3 The segregation of microstructure (100×)

图4 珠光体+铁素体(400×)Figure 4 Pearlite + Ferrite (400×)

铸件裂纹的产生是有应力所致，应力有热应力、相变应力及机械阻碍应力之分。由于铸件各部分厚薄不同，在凝固和其后的冷却过程中，冷却速度不同，造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生的应力为热应力。在相变过程中产生的应力为相变应力。铸件收缩受到铸型、型芯、箱挡和芯骨等机械阻碍所产生的应力为机械阻碍应力。

(2)样块成分不均匀，造成组织偏析，在正火过程中组织没有完全均匀化，影响超声检测。

由于合金的凝固有一定的温度范围，在凝固的时候，先期凝固的固体其C含量低，作为溶质的C在凝固界面聚集或者扩散到液相中，最后凝固的部分C含量很高，由于成分的不均匀造成了组织的不均匀。

3 结论

为防止缩松的产生，在工艺方面，应严格掌握铸钢件凝固过程的各项原则，最好采用顺序凝固，即保证在凝固过程中，有冒口不断地得到钢水的补充。同时，还要正确设计与安排冒口，选择适当的冷铁数量，并合理的安放。还要选择合理的浇注速度和合适的浇注温度等。

在减小铸造应力方面的主要途径是针对铸件的结构特点在制定铸造工艺时，尽可能地减小铸件在冷却过程中各部分的温差，提高铸型和型芯的退让性，减小机械阻碍。在铸件热处理过程中，为了减小热应力，力求其各处温度均匀，铸件升温和冷却中速度不应过快。

在组织偏析方面，可以采用细化晶粒的措施，以缩短原子的扩散距离；或适当提高浇注温度，以延缓冷却速度，以达到延长原子的扩散时间等。对已产生偏析组织的铸件，可通过长时间的扩散退火来减轻偏析。

[1] GB 6394—2002，金属平均晶粒度测定法[S].

[2] 任颂赞，张静江，陈质如.钢铁材料金相图谱[M].上海：上海科学技术出版社，2003.

[3] 陈琦，彭兆弟.铸造问题技术对策[M].北京：机械工业出版社，2001.

编辑 杜青泉

Cause Analysis of Defects of ZG40Mn2 Supporting Wheel

You Jianhang

After the normalizing process for ZG40Mn2 supporting wheel finished, there is no bottom wave appeared during the ultrasonic testing. And there is a doubt which may be caused by the coarse grain. By cutting the ZG40Mn2 supporting wheel, observing its microstructure, determining its grain size, the cause of defect has been analyzed.

ZG40Mn2; supporting wheel; coarse grain

2016—09—19

由建行(1987—)，男，助理工程师，本科，从事热处理、理化检验。

TG115

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