50Mn-C材质船件冲击不合格原因分析

中国一重轧辊电站事业部 （黑龙江 161042）马 奔

中国一重铸锻钢事业部水压机锻造分厂 （黑龙江 161042）黄保国

我公司生产的50Mn-C材质船件（如中间轴、螺旋桨轴、弯舵杆等）为船体重要部件之一，在工作过程中起到传递力作用，承受较大的扭转力，技术上对锻件质量要求较高，锻件锻后热处理后需满足性能要求，且需进行整体超声波无损检测。近期，我公司生产的某船厂船件中间轴在性能检验时其冲击吸收能量（AKV，共检船级社GL）未满足标准要求，本文对锻件冲击性能不合格的残样及热处理工艺执行等进行解剖分析，分析不合格原因。

1.性能数据

锻件性能检验结果见表1。

表1 锻件性能检验值

从表中可以看出锻件抗拉强度达到技术要求，但两端冲击值都未达到技术要求。与本锻件同材质、尺寸相近锻件各性能指标全部满足技术要求。

2.热处理工艺分析

（1）检查热处理记录及热处理工艺执行跟班记录发现，装炉时由于锻件长度较长（达15m），刚好装入现有最长热处理炉中，导致两端加热不均匀，两端料温未达到工艺要求，锻件未完全奥氏体化。

（2）锻件空冷时，未及时吊下台车进行鼓风冷却，造成组织转变过程中铁素体形态异常。

3.冲击断口分析

宏观断口发现，断口整体弥散分布着大小不一的“裂纹”，也就是二次裂纹（如图1所示），说明断口存在比基体差的弱相，导致在冲击试验时，弱相先脱离基体形成试样的裂纹源，最终导致冲击值低。二次裂纹的产生主要是化学成分偏析造成的。

图1 不合格冲击断口

4.金相分析

将冲击残样进行了金相分析，发现锻件组织为铁素体（网状）+珠光体（见图2），其中铁素体形态应为块状，不应为网状，说明正火空冷时冷速不够或空冷吊下不及时，直接影响锻件性能。后经验证存在热处理时空冷吊下不及时问题。

图2 金相组织照片

5.化学成分分析

使用直读光谱仪对试样进行化学成分分析，结果见表2。

表2 试样化学成分实测值（质量分数） （%）

通过分析发现，其C、Mn含量都没有达到内部制订的内控值要求，证明锻件化学成分偏析比较严重，因此，验证了冲击试样断口发现二次裂纹现象。

6.原因与讨论

通过分析可知，锻件化学成分偏析，造成冲击断口产生二次裂纹；热处理工艺执行过程中，空冷吊下不及时导致冷速过慢，最终组织中铁素体呈网状。综合上述原因，导致锻件冲击性能不合格。

在后序生产中，应优化炼钢工艺，避免化学成分偏析产生；热处理过程中，应严格执行工艺，做好过程控制，保证产品质量，提高生产效率。