某公司最近有一件原料為H13(4Cr5MoSiV1)，外徑為1460mm、內(nèi)徑為700mm的外筒，在熱裝完成后機(jī)加工過程中發(fā)生多處開裂，裂紋主要沿縱向開裂，也有沿周向散布的次裂紋，其開裂描摹如圖1所示。

　　該外筒的工藝過程為：鑄造→鑄造→調(diào)質(zhì)→淬火→兩次回火→熱裝→機(jī)加工，其中淬火溫度：1050℃;回火溫度：第一次580℃，第二次600℃。熱裝溫度要求300℃，實(shí)踐溫度為近500℃。表里筒的配合過盈量契合規(guī)范要求。

　　為剖析外筒開裂的原因，現(xiàn)查驗(yàn)剖析如下：

　　1.化學(xué)成分剖析

　　采用ARC-MET8000便攜式全譜直讀光譜儀，對開裂外筒試樣進(jìn)行化學(xué)成分剖析，成果如表1所示，可見該外筒的化學(xué)成分契合規(guī)范要求。

　　表1 外筒的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）       （%）

　　2.硬度查驗(yàn)

　　經(jīng)過對實(shí)體硬度檢測，其均勻硬度為55~56HRC。經(jīng)調(diào)查，該件淬火、回火后加工前的硬度為50～52HRC，而技術(shù)要求為48~52HRC。工件實(shí)踐硬度比圖樣要求的硬度略高。

　　3.性能實(shí)驗(yàn)

　　為進(jìn)一步驗(yàn)證性能目標(biāo)，在開裂的工件上切取試樣，其實(shí)驗(yàn)成果如表2所示。

　　表2  力學(xué)性能結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)成果表明，強(qiáng)度目標(biāo)過高，而塑、韌性目標(biāo)過低。

　　4.斷口剖析

　　開裂外筒的斷口微觀特征為斷面較為平整、潤滑，無顯著的塑性變形痕跡，屬于脆性斷裂。同時(shí)在斷口上發(fā)現(xiàn)下列現(xiàn)象，斷面上散布著比較潤滑的小亮點(diǎn)，有金屬光澤，呈銀灰色，這是典型的萘狀斷口，如圖5所示。

　　依據(jù)相關(guān)資料，發(fā)生萘狀斷口的主要原因：

　　(1)在鑄造工藝過程中終端溫度過高，或鍛件過熱且變形量較小易發(fā)生萘狀斷口。

　　(2)因?yàn)闊崽幚砉に囍薪舆B兩次淬火，中心未經(jīng)退火也簡單發(fā)生萘狀斷口。呈現(xiàn)這種斷口，資料的力學(xué)性能差，并且沖擊韌度也顯著降低。

　　5.安排查驗(yàn)

　　在開裂的工件上取樣，經(jīng)過酸蝕，對安排查驗(yàn)剖析，其安排為板條狀馬氏體+殘留奧氏體+顆粒狀碳化物。其中板條馬氏體存在色澤上的差異，有深灰色的板條馬氏體和淺白色的馬氏體，淺白色馬氏體是因?yàn)闅埩魥W氏體轉(zhuǎn)變形成的，疑為未回火馬氏體或其他非馬氏體安排，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是殘留奧氏體量過多，回火不充分。總之，板條馬氏體比較粗大(見圖6)，根據(jù)JB/T8420—1996《熱作模具鋼顯微安排評級》鑒定，馬氏體針規(guī)范級別為≥5級。

　　6.綜合剖析

　　綜上所述，外筒的化學(xué)成分各元素含量均滿足規(guī)范要求;工件的強(qiáng)度過高，而塑、韌性過低，硬度較高;在顯微安排查驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了粗大的板條馬氏體和非回火馬氏體;斷口微觀描摹顯現(xiàn)該外筒開裂具有脆性開裂特征。因此，該H13外筒開裂的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)：

　　(1)鑄造缺點(diǎn)。因?yàn)檩翣顢嗫诘陌l(fā)生，這是因?yàn)樵阼T造中終鍛溫度過高形成的過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致馬氏體粗大的原因之一。呈現(xiàn)這種斷口，資料的力學(xué)性能差，并且沖擊韌度也顯著降低。

　　(2)回火不足。因?yàn)橥馔不鼗饍纱危才胖写嬖谳^多的殘留奧氏體，在不斷地轉(zhuǎn)變成馬氏體，所以一次、二次回火很難較大幅度地消除淬火后資料內(nèi)部剩余應(yīng)力。

　　(3)假如加熱溫度過高，或保溫時(shí)間過長，也是形成粗大板條狀馬氏體的原因，使硬度增高，脆性增大，因此存在較大的內(nèi)應(yīng)力。

　　7.預(yù)防措施

　　(1)改進(jìn)鑄造工藝，避免鑄造缺點(diǎn)的發(fā)生。

　　(2)加強(qiáng)熱處理工藝的執(zhí)行，充分回火，細(xì)化晶粒，減少內(nèi)應(yīng)力。

　　此次事端使公司受到了嚴(yán)重的損失，但是可以經(jīng)過此次教訓(xùn)找到問題的原因所在，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)此類大型高溫零件的工藝漏洞，后續(xù)將逐漸改善工藝上的不足，不斷提高自己。