鋼舵軸鍛件白點(diǎn)缺陷分析及高頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理工藝改進(jìn)

鋼舵軸鍛件是艦船設(shè)備重要零件，采用堿性電爐冶煉和水壓機(jī)鍛造成形。舵軸鍛后進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理，其熱處理工藝生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，舵軸矩形法蘭與  軸身連接處出現(xiàn)多條裂紋，長度為15 -160mm，致使工件不合格報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失很大。

舵軸解剖試片斷口分析可以看出，在舵軸表面裂紋區(qū)域內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)眾多金屬流線特征相同的裂紋。從斷口特征和形貌分析，確定該裂紋是白點(diǎn)缺陷。目前觀點(diǎn)認(rèn)為，白點(diǎn)是由于鋼中氫含量高并伴有應(yīng)力作用下產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋。一般來說，鋼中氫含量在2～3cm/100g以下時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。研究發(fā)現(xiàn)，鋼錠澆鑄、凝固及鍛造加工中，鋼中可排出1.5～2.Scm3/100g氫氣。因而可以推斷認(rèn)為，為了使鍛件緩冷后不產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，鋼中氫含量應(yīng)少于3.5-4.Ocm3/100go 而實(shí)際生產(chǎn)中，按常規(guī)（非真空技術(shù)）法生產(chǎn)的鋼錠（材）中，氫含量均大于此數(shù)值。檢驗(yàn)表明，已發(fā)現(xiàn)的表面裂紋是鍛件內(nèi)部白點(diǎn)暴露和擴(kuò)展的表征。鋼是白點(diǎn)敏感性最強(qiáng)的鋼種之一。進(jìn)一步對(duì)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理工藝進(jìn)行了鍛件氫含量計(jì)算，計(jì)算表明，經(jīng)過工藝A(等溫?cái)U(kuò)氫24h)、工藝B(等溫?cái)U(kuò)氫40h)處理以后，大型舵軸內(nèi)氫含量分別為2.10cm/100g和1.61cm/i009，避免了白點(diǎn)缺陷形成；而法蘭及附近區(qū)域氫含量計(jì)算值為3.12cm/100g和2.87cm/100g，結(jié)果計(jì)算和檢驗(yàn)均證實(shí)該處有大量白點(diǎn)缺陷形成。矩形法蘭及附近產(chǎn)生白點(diǎn)的原因，是由于等溫?cái)U(kuò)氫時(shí)間不足和氫含量高所致。

經(jīng)計(jì)算給出，如果大型舵軸鍛件內(nèi)氫含量減少至2.10cm/100g，可防止產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，據(jù)此計(jì)算出工件等溫?cái)U(kuò)氫所需時(shí)間。經(jīng)計(jì)算，工件在640。C等溫?cái)U(kuò)氫時(shí)間為100h。在檢驗(yàn)和分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定改進(jìn)的鍛后熱處理工藝曲線。鋼舵軸不同含氫時(shí)防止白點(diǎn)工藝。

鋼舵軸大鍛件采用改進(jìn)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備熱處理工藝后，工件經(jīng)低倍組織檢驗(yàn)、超聲波探傷和解剖試驗(yàn)分析測(cè)試均未發(fā)現(xiàn)工件存在白點(diǎn)缺陷，工件質(zhì)量?jī)?yōu)良，生產(chǎn)效果良好。