如何避免弹条裂纹的产生：影响因素分析

根据前面试验结果可以得出结论：

裂纹是在三种应力共同作用下形成的。第一应力是：对棒料进行感应加热时，存在内外温差造成变形应力。第二种应力是：三道工序压制成型时，压轮与棒料接触之处产生的很大接触应力，在第三工序时还存在扭转应力。第三种应力是：淬火时产生的淬火应力。

为控制裂纹必须有效地控制这三种应力。根据扫描电镜观察与相变点测定结果，可以认为在挤压成型过程中弹条是处在铁素体与奥氏体两相区进行挤压。尤其在第二、第三道工序时，由于温度下降，使与压轮接触处的区域铁素体更易沿晶界析出形成网状，这样就大幅度增加了材料内部应力，这是产生裂纹的主要原因。同时还有其他一些影响因素分别分析如下：

1）原材料化学成分的影响

厂方经验是60Si2Mn 制成的Ⅰ型弹条裂纹形成极少，而60Si2CrA 制成的Ⅱ型弹条裂纹形成较多，显然原材料化学成分存在明显影响。两种材料最大差别在于Mn 与Cr 的含量，换言之加Mn 不易开裂而加Cr 易开裂。

这是因为Mn 扩大奥氏体区可使AC3 点下降，同时Mn 加入后钢中易产生较多残余奥氏体，增加韧性。而Cr 作用恰好相反，它缩小γ 区使AC3 上升。由于60Si2CrA 的AC3 高于60Si2Mn，加热温度偏低，尤其在二压和三压时更低于AC3，所以会产生较大应力。同时Cr加入钢中后严重降低导热性。因此热加工中严格规定高Cr 钢不允许采用快速加热方式进行锻造与热挤压成型。

2）加热工艺影响

厂方采用快速加热工艺，棒料内外温度有一定差别，且加热速度越快温度差也越大，越易增大变形应力，同时棒料出感应器前是有一段先出来（约200 mm），造成纵向温度分布也不均匀。(www.xing528.com)

另外根据AC3 测定，在厂方加热速度下，60Si2CrA 的AC3 平均值为885 °C，最高可达896 °C，厂方加热温度为930 °C 左右，在第一工序成型时棒料可能仍在奥氏体区，但在第三工序成型时（约850 °C），一定处于两相区，这样增大了变形应力。淬火温度如果过低，组织中存在铁素体在受外力作用时造成变形不均匀，铁素体处产生应力集中易形成脆性断裂。铁素体越多则这种不均匀结构的破断抗力就越低。

3）压制应力的影响

裂纹均产生于压轮与棒料接触处，显然压制应力对裂纹形成有重大影响。如果按厂方提供的800 kN 压力加压，利用两个圆柱接触时的接触应力公式计算，压制时在接触面处的纵向应力可达1 500 MPa，此值已接近60Si2CrA 断裂极限，所以在少量淬火应力下很易开裂。设法减少压制时的接触应力是十分重要的。

4）淬火应力影响

厂方做过试验，压制后弹条如果不淬火则不开裂，显然淬火应力有重要影响，因为是横向裂纹，所以是在沿轴向作用的淬火应力作用下开裂的，且应是在组织应力作用下开裂的。查资料可知，在此棒料条件下淬火时产生的组织应力最大值在表面，约400 MPa。此值再加上压制时接触应力值可达1 900 MPa，已达到断裂极限，所以易开裂，因此必须控制。

5）控制裂纹的建议

要求供货厂方将60Si2CrA 的含碳量及Cr 量控制在下限，而Mn 含量控制在上限，减少Cr 对导热性及AC3 的影响，增加残余奥氏体量。同时提高加热温度降低加热速度，根据AC3测定，提高温度40 °C 左右为宜。太高也会对效率产生不利影响，送料节拍控制在10 根/min左右较好。另外应适当降低成型应力，减少压制时的接触应力对裂纹形成影响也巨大。