2021年 第5期 热加工
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1 序言
汽车对于人们的日常生产生活具有重要的影
响，零部件作为汽车生产过程中的重要组成部分，与一般的制造业是不完全相同的，其对于质量的要求更高。在汽车及零部件生产过程中，需要针对其全过程进行全面把握[1]，因为这直接影响汽车行驶的安全性和可靠性，汽车失效件的检验分析无疑是零部件质量提升的重要课程之一。无论是“制动门”、“断轴门”，还是其他召回事件，都与其零部件存在质量缺陷密切相关，从某种意义上说，不合格零部件是汽车安全隐患背后的“真凶”[2]。
汽车零部件制造企业上衔钢材供应商，下接汽车系统组装厂、整车厂，可以说是汽车行业中比较重要的环节[3]，因此提高汽车零部件质量、根本性解决零部件质量问题对汽车安全行驶具有重要意义。
2 取样过程及缺陷件宏观形貌
某零部件锻造厂在加工25MnB 钢毛坯件时，在
经过车削后的零件表面发现疑似裂纹的“痕迹”，缺陷比例较大，废品率较高，并对缺陷进行了初步检验，认为该“痕迹”产生于原料棒材原始缺陷。本研究针对此情况，对缺陷零件进行了检验，并到锻造厂加工现场检查废品情况，以观察宏观缺陷，确定缺陷产生原因。
零件加工流程：锯切下料→感应加热→锻造→机加工，在精车光表面上发现此种“痕迹”缺陷。
这批棒材下料后锻造约万余件，锻后车削过程发现25%左右的废品。实际到加工现场确认后发现：锻件有的为杆状轴件，有的为饼形的齿轮毛坯。轴件车光后缺陷形貌如图1所示，沿轴件表面纵向较长范围内存在一段痕迹；齿坯车光后在两侧面发现如图2所示的暗痕迹，形态似裂纹。但这种缺陷在锻后毛坯件黑皮状态下无法发现，车光后经荧光磁粉检测、渗透着检测也均无缺陷显示，必须人工在不同角度入射光线下检查才可观察到。
对25MnB 钢锻件机加工痕迹的检测分析
刘桂江，邢国成，安杰，巴帅智，王军敏
抚顺特殊钢股份有限公司 辽宁抚顺 113001
摘要：下游汽车零部件锻造厂，在机加工后发现带有疑似裂纹“痕迹”的零件，对该批零件进行了宏观观察、金相分析及扫描电镜等系统检验，表明该“痕迹”为连铸造成的皮下偏析缺陷，偏析组织主要为MnS ，局部富Ti 。通过对连铸设备稳定性及连铸操作的标准化改善后，再次供应棒材生产锻件，机加工后此“痕迹”得以消除。
关键词：机加工；痕迹；偏析
图1 轴件上的“痕迹”
图2 齿坯上的“痕迹”
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3 理化检验
3.1 化学成分
零件的化学成分见表1，零件化学成分符合标准
要求，不是导致零件产生“痕迹”缺陷的原因。
表1 零件的化学成分（质量分数） （%）
元素C
Mn
Si
S
P
Cr
Mo
Cu
实测值
0.255 1.230.250.0030.0110.060.010.07
标准下限0.23 1.000.17
—
—
—
—
—
标准上限0.28
1.400.370.0200.0200.300.100.20
3.2 金相检验
如图3所示，在零件“痕迹”位置取样，在垂直“痕迹”方向上进行磨抛制样，试样未腐蚀状态在光学显微镜下无明显缺陷，试样边缘平滑，组织一致，无裂纹夹杂物等缺陷。
采用4%的硝酸乙醇溶液腐蚀后，目视可见与宏观状态对应处存在一条暗条带，光学显微镜下50倍的图像如图4所示。结合未腐蚀状态试样分析，暗条带处不是裂纹缺陷，而是一种组织偏析，对比正常基体，暗条带处渗碳体组织比例略高，铁素体组织略少，对比之下形成暗条带的表象。
图4 4%硝酸乙醇溶液腐蚀（50×）抚顺汽车
3.3 扫描电镜分析
如图5、图6所示，将腐蚀后标记好的试样置于
扫描电镜下观察，低倍数下隐约可见暗条带，二次电子图像效果略好。如图7所示，将图像放大至500倍，局部发现点状非金属夹杂物。采用能谱仪定量分析，结果见表2。非金属夹杂物以MnS 为主，局部富Ti ，谱图分析如图8所示。
图5 电镜背散射电子图像（30×）
图6 电镜二次电子图像（30×）
图7 能谱分析图像（500×）
表2 能谱分析结果（质量分数） （%）
谱图
C
S
Ti
Cr Mn Fe Cu
总计
谱图 117.3130.66 1.51—
48.00
2.41
0.12100.00谱图 2
8.79
7.84
1.36 1.2915.2465.48
—
100.00
图3 未腐蚀（50×）
a）谱图1
b）谱图2
图8 能谱分析谱图
4 锻件痕迹形成原因分析与改善
如图9所示，选一带有“痕迹”的轴件，在其与原材料尺寸接近位置取低倍试样，进行酸浸低倍检验，局部放大后可见一线性条带，在此条带两侧，树枝晶方向不同，推断该处为连铸方坯角部。此条带在未腐蚀状态下无法发现，需经过低倍酸浸腐蚀或较重腐蚀后方可显现，锻件上的“痕迹”与之具有吻合性，推断锻件上的“痕迹”遗传自棒材及连铸坯的原始皮下偏析，研究表明，这些硫化物是钢中共晶反应及包晶反应的产物[4]。凝固的坯壳受到过大的应力，导致凝固前沿树枝晶分离，这样就在
图9 低倍形貌
连铸坯在二冷区的冷却是一个不断释放热量的
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