某公司最近有一件原料為H13(4Cr5MoSiV1)，外徑為1460mm、內徑為700mm的外筒，在熱裝完成后機加工過程中發生多處開裂，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→調質(zhi)→淬火→兩(liang)次回火→熱(re)裝→機(ji)加工，其中淬火溫度(du)：1050℃;回火溫度(du)：第(di)(di)一(yi)次580℃，第(di)(di)二次600℃。熱(re)裝溫度(du)要求300℃，實踐溫度(du)為近500℃。表里筒的配合(he)過盈(ying)量契合(he)規范(fan)要求。

　　為剖(pou)析外(wai)筒(tong)開裂的原因，現查驗剖(pou)析如(ru)下(xia)：

　　1.化學(xue)成分(fen)剖析(xi)

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

　　表1 外筒的化學成分（質量分數）       （%）

　　2.硬度查驗

　　經過對(dui)實體硬(ying)度(du)檢測(ce)，其(qi)均勻(yun)硬(ying)度(du)為(wei)55~56HRC。經調查，該件淬火、回火后加工(gong)前的(de)硬(ying)度(du)為(wei)50～52HRC，而(er)技術要求(qiu)為(wei)48~52HRC。工(gong)件實踐(jian)硬(ying)度(du)比圖樣(yang)要求(qiu)的(de)硬(ying)度(du)略高。

　　3.性能實驗

　　為進(jin)一步驗證性能目(mu)標，在開裂的工件上切取(qu)試樣，其(qi)實驗成(cheng)果如表(biao)2所示。

　　表2  力學性能結果

從實驗成果表明，強度目標過高，而塑、韌性目標過低。

　　4.斷(duan)口剖(pou)析

　　開裂外筒的(de)(de)斷(duan)(duan)口(kou)微(wei)觀(guan)特征為(wei)(wei)斷(duan)(duan)面(mian)較為(wei)(wei)平整(zheng)、潤滑(hua)，無顯著的(de)(de)塑性變形痕跡，屬于(yu)脆(cui)性斷(duan)(duan)裂。同時(shi)在斷(duan)(duan)口(kou)上發現下列現象，斷(duan)(duan)面(mian)上散布著比較潤滑(hua)的(de)(de)小亮點，有金屬光(guang)澤(ze)，呈銀灰色，這(zhe)是典型的(de)(de)萘狀斷(duan)(duan)口(kou)，如圖5所示。

　　依據相關資(zi)料，發生萘狀(zhuang)斷口的主要原因：

　　(1)在鑄造工藝過程中終端溫度(du)過高(gao)，或(huo)鍛(duan)件過熱且變形(xing)量較(jiao)小易發生(sheng)萘狀(zhuang)斷口(kou)。

　　(2)因為熱處理(li)工(gong)藝中(zhong)接(jie)連兩次淬火，中(zhong)心未經退火也簡(jian)單發生萘狀斷口。呈現這種斷口，資料的(de)力(li)學性能差，并且沖(chong)擊韌度也顯著降(jiang)低(di)。

　　5.安排(pai)查驗

　　在(zai)開裂的(de)工(gong)件上取(qu)樣，經過酸(suan)蝕，對安(an)排查驗剖析，其安(an)排為(wei)(wei)板條狀馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體+殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體+顆粒狀碳化物(wu)。其中板條馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體存在(zai)色(se)澤上的(de)差異，有深灰色(se)的(de)板條馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體和淺(qian)白色(se)的(de)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體，淺(qian)白色(se)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體是因為(wei)(wei)殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體轉(zhuan)變形(xing)成(cheng)的(de)，疑為(wei)(wei)未回火馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體或其他非馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體安(an)排，導致這一現象的(de)原(yuan)因是殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體量過多(duo)，回火不充分(fen)。總之，板條馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體比較粗大(見圖6)，根據(ju)JB/T8420—1996《熱作模(mo)具鋼顯微安(an)排評級》鑒定，馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體針規范級別為(wei)(wei)≥5級。

　　6.綜合(he)剖(pou)析

　　綜上所述，外(wai)(wai)筒(tong)的化學成分各(ge)元素(su)含量均滿足規范要求;工(gong)件的強度(du)過高，而塑(su)、韌性(xing)過低，硬度(du)較高;在顯微安排(pai)查驗中發現(xian)了粗大的板條馬氏體和非(fei)回火(huo)馬氏體;斷(duan)口微觀描摹(mo)顯現(xian)該(gai)外(wai)(wai)筒(tong)開(kai)裂(lie)具有(you)脆性(xing)開(kai)裂(lie)特(te)征。因(yin)此，該(gai)H13外(wai)(wai)筒(tong)開(kai)裂(lie)的原因(yin)可(ke)以(yi)歸納為以(yi)下幾點：

　　(1)鑄造(zao)(zao)缺點。因(yin)為(wei)萘狀斷口的發生(sheng)，這是因(yin)為(wei)在鑄造(zao)(zao)中終鍛溫度(du)過高形成的過熱(re)現象(xiang)，導(dao)致馬氏(shi)體粗(cu)大的原因(yin)之一。呈現這種(zhong)斷口，資料的力學性能差，并且沖擊韌度(du)也顯著降低(di)。

　　(2)回火(huo)(huo)不足(zu)。因(yin)為(wei)外筒回火(huo)(huo)兩次，安(an)排中存在較(jiao)多的殘留(liu)奧氏體(ti)，在不斷地(di)轉變成馬氏體(ti)，所以一次、二次回火(huo)(huo)很難較(jiao)大幅(fu)度地(di)消除淬火(huo)(huo)后資(zi)料內部(bu)剩余應力。

　　(3)假如(ru)加熱(re)溫度(du)過高，或保溫時間過長，也是形(xing)成粗大板(ban)條(tiao)狀馬氏體(ti)的原因，使(shi)硬度(du)增高，脆性(xing)增大，因此存在較大的內應力(li)。

　　7.預防措施

　　(1)改進鑄(zhu)造工(gong)藝，避免鑄(zhu)造缺點(dian)的發生(sheng)。

　　(2)加強熱處(chu)理工(gong)藝的執行，充分(fen)回火(huo)，細(xi)化(hua)晶粒，減少內(nei)應力。

　　此(ci)次事(shi)端使公司受到了嚴重(zhong)的損失，但(dan)是(shi)可以(yi)經過(guo)此(ci)次教訓(xun)找到問(wen)題的原(yuan)因(yin)所在，進而發現此(ci)類大型高(gao)溫零件的工藝漏洞(dong)，后(hou)續將逐漸改善工藝上的不足(zu)，不斷提高(gao)自(zi)己。