Анализ трещин на кромках цепной пластины 40Mn (штамповка)

1. Введение

В связи с проблемой краевой трещины цепной пластины при прессовании полосы из стали 40Mn, проанализированы химический состав и металлографическая структура цепной пластины с краевой трещиной.

Результаты показывают, что основной причиной возникновения краевой трещины в цепном листе 40Mn является наличие в стали большого количества негабаритных неметаллических включений, неравномерная структура полосовой стали и сегрегация полос.

Будучи среднеуглеродистой низколегированной сталью, 40Mn обладает высокой твердостью и износостойкостью после закалкаПоэтому он стал важным сырьем для обработки цепных пластин.

Недавно во время производства цепи определенного типа наша компания обнаружила, что штампованные детали цепи из стали 40Mn имеют определенную долю растрескивания краев пластин цепи (см. рис. 1).

Рис. 1 Макроморфология краевой трещины цепной пластины

Большое количество продукции уходит в утиль.

Поэтому треснувшая цепная пластина проверяется и анализируется, чтобы решить проблему трещин по краям при сжатии цепной пластины.

2. Анализ химического состава

Был проведен анализ химического состава пластины цепи краевых трещин, результаты которого приведены в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав цепной пластины из стали 40Mn (массовая доля) (%)

Согласно результатам испытаний, химический состав цепной пластины с краевой трещиной соответствует требованиям стандарта.

3. Анализ макроморфологии

Из рис. 1 видно, что поверхность сдвига цепной пластины относительно гладкая, без явных следов неправильной обработки.

Место растрескивания расположено на 1/3 толщины цепной пластины, а тяжесть растрескивания различна.

4. Металлографический анализ структуры

Металлографический анализ был проведен на нескольких пластинах с цепью краевых трещин.

После отбора образцов в месте трещины, инкрустации и шлифовки было обнаружено, что глубина трещины составляет 1,0-2,0 мм, как показано на рис. 2.

Трещина простирается вглубь от поверхности, а затем распространяется вглубь параллельно поверхности цепной пластины.

Это конец трещины в пластине цепи (см. рис. 3).

Вокруг них находится большое количество крупных сульфидных включений (см. рис. 4) и силикатных включений (см. рис. 5).

Он оценивается в соответствии с GB / T 10561-2005 стандартной рейтинговой таблицей микроскопического метода контроля для определения неметаллические содержание включений в стали.

Класс включения пластин с трещинами в цепи - A3.0 и C3.0.

После коррозии спиртом 4% с азотной кислотой, структура края пластины цепи имеет очевидную деформацию с одной стороны из-за воздействия обработки штамповки.

Направление трещин совпадает с направлением деформации конструкции.

Не существует обезуглероживание по обе стороны от трещины.

Структура представляет собой точечный сфероидит и небольшое количество перлита + полосчатый феррит, как показано на рис. 6.

На трещине одной боковой цепной пластины имеется явная черная полосообразная структура, а отверстие трещины расположено как раз на черной полосообразной структуре, как показано на рис. 7.

Поэтому структура цепной пластины неоднородна, а трещина особенно очевидна, демонстрируя полосовидное расслоение структуры, что свидетельствует о том, что трещина представляет собой полосовидную высокоуглеродистую перлитную структуру.

С помощью микровикеровского теста на твердость на позиции черной полосы и нормальной позиции на рис. 7, было обнаружено, что средняя твердость позиции черной полосы составляет 274HV0.5, в то время как средняя твердость нормальной позиции составляет только 220HV0.5, и твердость позиции черной полосы значительно выше, чем нормальная величина.

Подтверждается, что черная полоса расположена в области большого скопления C-элементов.

5. Анализ причин

Из приведенного выше анализа видно, что существует две основные причины возникновения трещин на кромке штамповки цепной пластины из стали 40Mn.

(1) Существует множество негабаритных неметаллические вкрапления в пластину цепи.

С одной стороны, неметаллические включения разрушают сплошность материала и серьезно снижают его пластичность.

Под действием внешней силы вокруг неметаллического включения возникает пластическая деформация из-за концентрации напряжений, что приводит к образованию большого количества дислокаций вокруг неметаллического включения;

Когда дислокация достигает границы раздела между неметаллическим включением и матрицей под действием ударной силы, граница раздела разделяется, образуя микропоры, и микропоры быстро агрегируются и расширяются под действием ударной силы, что приводит к образованию краевой трещины цепной пластины.

С другой стороны, силикатные включения относятся к хрупким и неизменным включениям, которые сильно отличаются от способности матрицы к термической деформации.

Во время прокатки в стальной полосе легко образуются поры или трещины на границе раздела между неметаллическими включениями и стальной матрицей.

(2) Структура материала неравномерна, а полосовая сегрегация элемента C очень серьезная.

Сегрегация полос приводит к появлению полос высокой твердости в полосовой стали, что приводит к неравномерности поперечного сечения материала.

Под действием ударной нагрузки в месте скопления элементов C и на стыке легко возникает явление концентрации напряжений.

В то же время, под мгновенным воздействием ударной нагрузки легко возникают микротрещины, которые быстро расширяются и приводят к образованию краевых трещин в процессе штамповки полосовой стали.

6. Заключение

1) Большое количество неметаллических включений в полосовой стали 40Mn является одной из основных причин возникновения краевых трещин при штамповке цепных пластин.

Неметаллические включения в полосовой стали представлены в основном включениями класса А и класса С.

2) Неравномерная структура полосовой стали 40Mn и серьезная сегрегация полос элемента C также являются одной из основных причин возникновения трещин по краям цепной штамповки.

Сегрегация полос приводит к появлению полос высокой твердости в полосовой стали, что приводит к неравномерности поперечного сечения полосовой стали.