AAR-B车轮超声检测缺陷定性分析

姚国平， 曹岸春

（1.太原重型机械集团有限公司， 山西 太原 030024；2.太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

1 车轮钢简介

随着国家一带一路政策，我国出口的产品越来越多，2017年太原重型机械集团有限公司（以下简称我厂）出口AAR-B车轮10 000余t，生产已初具规模。AAR-B车轮是北美重载车轮标准，与国内的货车CL60车轮相比Si、Mn、S的含量偏高，具体成分见表1。且探伤标准与国内相比，从不大于Φ2.0mm提高至不大于Φ1.6mm（部分加严至不大于Φ1.4mm），成分及探伤要求不同，对应的冶炼工艺需要变化，以保证成分及探伤满足产品要求。

表1 AAR-B车轮钢成分表 %

2 生产质量情况

2017年2月—10月我厂共生产10 000 t，其中2月—4月5 000余t，5月—10月5 000余t，2月—4月未出现明显质量问题，4月—10月出现较多质量问题，报废约60余t。经过统计分析，主要质量问题涉及6个炉次，共报废55 t，废品率约10%，其他炉次废品率约0.3%。通过统计生产过程关键参数，对比分析废品率为0的炉次与废品率10%炉次，发现主要问题为钢水氧含量控制问题，主要为电炉出钢带入氧化渣[1]；精炼脱氧还原不彻底[2]。

3 废品解剖定性分析

3.1 AAR-B车轮解剖

图1为缺陷解剖方案示意图[3]。轮辋超声检测缺陷试样长约70.5 mm，采用手提式探伤仪单晶探头检测，发现最大的探伤缺陷为一处约Φ2 mm当量的条状缺陷，其位置在轮辋内侧面下深度34.5 mm处，其他部位无明显的超探缺陷。图2为解剖缺陷过程主要照片。

图1 缺陷解剖方案示意图

图2 缺陷解剖过程

3.2 金相及电镜分析

金相观察发现，在探伤最差部位存在单个大型夹杂物（253.78 μm），见图 3、图 4、图 5、图 6。

图3 金相图片

图4 缺陷SEM照片

图5 能谱分析位置

3.3 解剖结果分析

1）由图3、图4可知，材质基体的洁净度基本正常，夹杂物尺寸相对较小，主要为氧化物夹杂，未球化所致。

图6 A、B处能谱分析结果

2）由图5、图6能谱分析可知，超标缺陷主要是MgAl2O4·CaO=MgO·Al2O3·CaO 类型的夹杂物，Al2O3主要来自精炼过程，MgO主要是钢包侵蚀后形成，微量的CaO是目前我厂采用硅钙线终脱氧的产物。

4 结论

经过对超声波检测缺陷的解剖分析，确定了超声波检测缺陷为复合氧化物类夹杂缺陷，根据夹杂物的形态及尺寸特征，并结合能谱分析，认为该夹杂物为冶炼过程的内生夹杂物，主要是未上浮进炉渣。问题主要是通过以下措施来避免该类夹杂物进入车轮中。

1）初炼炉出钢严禁带入氧化渣，制定带入氧化渣控制要求，及时更换出钢眼。

2）如果带入氧化渣，提高扩散脱氧剂的用量，加强扩散脱氧。

3）加强精炼炉还原，提高工人造渣技能，确保精炼钢水脱氧良好，精炼渣吸收夹杂物的能力强。

4）加强钢包管理，尤其是钢包用耐火材料质量，并保证使用时钢包清洁，包体状况良好。