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(de)工藝(yi)過程為(wei)：鑄(zhu)造→鑄(zhu)造→調質→淬火(huo)→兩次(ci)(ci)回火(huo)→熱裝(zhuang)→機加工，其中淬火(huo)溫(wen)度(du)：1050℃;回火(huo)溫(wen)度(du)：第一次(ci)(ci)580℃，第二次(ci)(ci)600℃。熱裝(zhuang)溫(wen)度(du)要(yao)求300℃，實踐溫(wen)度(du)為(wei)近500℃。表里筒的(de)配合過盈量契合規(gui)范要(yao)求。

　　為(wei)剖(pou)析外筒(tong)開裂的原因，現查驗剖(pou)析如下：

　　1.化(hua)學成(cheng)分剖析(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(guo)對實體(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)檢測，其(qi)均勻(yun)硬(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)55~56HRC。經調查(cha)，該件(jian)淬火(huo)、回(hui)火(huo)后加工(gong)前(qian)的硬(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)50～52HRC，而技術要求為(wei)48~52HRC。工(gong)件(jian)實踐(jian)硬(ying)(ying)度(du)(du)比(bi)圖樣要求的硬(ying)(ying)度(du)(du)略高(gao)。

　　3.性能實(shi)驗(yan)

　　為進一步驗(yan)證性能目標，在(zai)開裂的工件上(shang)切取試樣，其(qi)實驗(yan)成果如表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.斷口剖析

　　開裂外筒的斷(duan)口(kou)(kou)微觀(guan)特征為斷(duan)面(mian)較(jiao)為平(ping)整、潤(run)滑，無顯著(zhu)的塑性(xing)變形痕跡，屬于脆性(xing)斷(duan)裂。同時在斷(duan)口(kou)(kou)上發現(xian)(xian)下列現(xian)(xian)象(xiang)，斷(duan)面(mian)上散布著(zhu)比較(jiao)潤(run)滑的小亮點，有(you)金(jin)屬光澤，呈銀灰(hui)色(se)，這(zhe)是典型的萘狀斷(duan)口(kou)(kou)，如圖5所示。

 　　依據(ju)相關資(zi)料，發生萘(nai)狀斷(duan)口(kou)的(de)主要原因：

　　(1)在鑄造(zao)工藝過(guo)程中終端溫(wen)度過(guo)高，或鍛(duan)件過(guo)熱且變形量較小易(yi)發(fa)生萘狀斷口。

　　(2)因為熱處理工藝中接連(lian)兩次淬火(huo)(huo)，中心(xin)未經退(tui)火(huo)(huo)也簡單(dan)發生萘狀斷(duan)口(kou)(kou)。呈現這(zhe)種斷(duan)口(kou)(kou)，資料的力學性能差，并且沖擊(ji)韌度(du)也顯著降低。

　　5.安排查驗(yan)

　　在開裂(lie)的(de)(de)工件上(shang)取樣(yang)，經過酸蝕，對安(an)(an)排(pai)(pai)查驗剖析，其(qi)安(an)(an)排(pai)(pai)為(wei)板條狀馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)+殘(can)(can)(can)留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)+顆(ke)粒狀碳化物。其(qi)中(zhong)板條馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)存在色(se)(se)澤上(shang)的(de)(de)差異，有深(shen)灰(hui)色(se)(se)的(de)(de)板條馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和淺(qian)白色(se)(se)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，淺(qian)白色(se)(se)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)是因為(wei)殘(can)(can)(can)留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變形成的(de)(de)，疑為(wei)未回火馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)或其(qi)他非(fei)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)安(an)(an)排(pai)(pai)，導致這一(yi)現象的(de)(de)原因是殘(can)(can)(can)留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)量過多，回火不充分。總之(zhi)，板條馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)比較粗大(見圖6)，根據JB/T8420—1996《熱作模具鋼(gang)顯微安(an)(an)排(pai)(pai)評級(ji)》鑒定，馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)針規范級(ji)別(bie)為(wei)≥5級(ji)。

　　6.綜(zong)合剖析(xi)

　　綜上所述，外筒的(de)化學成分各元素(su)含(han)量均滿足規范要求(qiu);工件的(de)強度過高，而塑、韌性過低(di)，硬度較高;在顯(xian)微(wei)(wei)安排查驗中發現了(le)粗大的(de)板(ban)條馬氏體和非回火馬氏體;斷(duan)口微(wei)(wei)觀描摹(mo)顯(xian)現該(gai)外筒開裂具有脆性開裂特征。因此，該(gai)H13外筒開裂的(de)原因可以歸納為以下(xia)幾點：

　　(1)鑄造缺(que)點。因為萘(nai)狀(zhuang)斷(duan)口的(de)發生，這是因為在(zai)鑄造中終鍛(duan)溫度過高形成的(de)過熱現象，導致馬氏體粗(cu)大(da)的(de)原因之(zhi)一(yi)。呈現這種斷(duan)口，資(zi)料的(de)力學性能差，并且沖擊韌度也顯著降(jiang)低。

　　(2)回火不(bu)足。因為(wei)外筒回火兩次，安(an)排中存在較(jiao)多的殘留奧氏體，在不(bu)斷地(di)轉(zhuan)變成馬氏體，所以一次、二次回火很(hen)難較(jiao)大幅度(du)地(di)消除(chu)淬(cui)火后(hou)資料(liao)內部剩(sheng)余(yu)應力。

　　(3)假如加熱(re)溫度過高，或保溫時間過長，也(ye)是形成粗大(da)板條狀馬(ma)氏體(ti)的(de)原因，使硬度增高，脆性(xing)增大(da)，因此存(cun)在較大(da)的(de)內應力。

　　7.預防措施(shi)

　　(1)改進(jin)鑄造(zao)(zao)工藝，避(bi)免(mian)鑄造(zao)(zao)缺點的發生。

　　(2)加強(qiang)熱處理工藝的執(zhi)行，充分(fen)回火(huo)，細化晶(jing)粒，減少內應力。

　　此次(ci)事端(duan)使公司受到了嚴重的損失，但是可(ke)以經(jing)過(guo)此次(ci)教訓找到問題的原因所在，進(jin)而發現此類大型高溫(wen)零件(jian)的工(gong)藝(yi)(yi)漏洞，后續將逐漸(jian)改善工(gong)藝(yi)(yi)上的不(bu)足，不(bu)斷提高自(zi)己。