1、金属铸锻焊技术c舔tingFb晒ngwelding 2011年2月车轴钢超声波探伤缺陷和改锻的研究李伟林(贵州大学材料与冶金工程学院，贵州贵阳550003)摘 要：通过检验对超声波探伤发现的缺陷性质进行确定，从而提高了超声波探伤定性的准确性。由此合理选择锻造工艺参教，如温度、变形量、应力状态等，对超声波探伤缺陷超标的钢材进行了成功的改锻。 关键词：车轴钢；超声波探伤；缺陷；改锻中图分类号：1G316192 文献标识码：A 文章编号：100l一3814(20l 1)03-009603Defect StIlly on A】i【le steel稍th IJltrallic Test and Its
2、ReforgingLI、ilin(Cb如旷胝蒯觎d胁础哪y E蟛聊e一GM如幻M妇e船帆G“和，lg 550003，铂f砌A晰mct：Thmugh confirnliIlg defects删e谢t量I ul咖ic te咄tlle删of ul舰nic test was iIllpved111ereasonable f0rgjng process p姗e蛔嗡such嬲te|np蹦咖，defo加蒯蚀锄。咖t舱d s吮姆咖蛾we犯chos，lhe咖elproducts oVer the staIl出Ird托quest with ul仃弱onic test we咒锄ccessfiIlly-fbrged酗
3、r words：axIe steel；ul由阻sonic te吼；defect；re-forging2004年底，贵阳特钢公司根据市场需求。开始开发车轴钢EA4T和35CrMoA。EA4T的标准采用的是欧洲标准(ENl3261)，是德国西门子采用的目前国际一流水平机车车轴用钢标准，满足标准要求的钢材可用于制造大功率机车和高速列车(200hl伽)的车轴。目前国内机车车轴用钢标准远远低于EA4T钢标准。而35CrMo的标准是参照EA4T的标准制定的。其要求高于现有国家标准GB厂r30771999和铁道部标准TB厂r309394。至2006年8月，贵阳特钢的EA4T钢材、中国南车集团株洲电力机车公司
4、DJ4车轴通过西门子独家认证。产品质量日趋稳定。但今年78月份却突然出现了大批量的超声波探伤不合格品，这在该车轴钢的开发初期都属少见。为了查明不合格的原因以便采取相应的纠正和预防措施，我们做了大量的试验并采用改锻的办法加以挽救，使得损失降到最低。同时也为今后处理类似问题积累了经验。1 检验结果在这些钢的超声波探伤中我们发现大多数波形表现为如下三种情况。收稿日期：20lO08一15作者简介：李伟林(1972一)，男，贵州贵阳人。t程硕士，主要研究方向：特殊钢的锻造工艺研究；电话：085l5500069；E-眦il：g；gylwI126c啪11第一种波形图1中的缺陷波清晰、尖锐。彼此独立且数量较多
5、。移动探头耐缺陷波此起彼伏交替出现；在增加衰减、降低探伤灵敏度的过程中，缺陷波的下降速度较慢，而底波迅速下降，最大缺陷波降到100时，二次底波已完全消失、一次底波比缺陷波还低。最大的缺陷集中在表面至心部的l2处并且同一冶炼炉号生产的钢材探伤波形类似。据此。初步判断为白点缺陷。探伤位置衄图l第一种探伤波形F追1 The丘rst ul缸asonic test wave为了验证超声波定性的准确性在波形比较连续的位置切取横向试样进行酸浸低倍试验(图2)。缺陷的分布正如超声波探伤的判断。呈发散状，裂纹细小而密集，既有较平直的也有呈锯齿状的。将低倍试样穿过裂纹刨一“V”型槽后打断，在断面上发现灰白色不规则
6、斑点，由此判定该缺陷确实为白点。进一步在裂纹处取高倍样进行分析，如图3裂Hot Working TecllIIolo舒 20 ll，V0140，N03万方数据上半月出版 castmg nrg鸭weldg金属铸锻焊技术警镊慧忑嚣篓鼎粼 mldcTnc nmavo 。，。：惑黧羹鬻。 undcrmcnde纹处未发现夹朵物所示裂纹均为穿品裂纹：裂纹边缘晕锯齿状细长，较甲直；裂纹附近组织正常无氧化脱碳现象目3(b1肯偏析存在。12第二种波形图4中的缺陷波清晰，击锐但数量较目1少缺陷单个卅现移动探头时缺陷位拦盟高压变化迅速：在增加衰减、降低探伤灵敏J堂过程tl，缺陷波和次底渡迅速下降状底波变化不大蛀大的
7、缺陷集中在心部附近在I目一支钢材r断续分布，楫此初步判断为内部裂纹 田8 |i【诫JLoJ31 127 252 376 500*，一目4第W一*mFlg 4 ThOnd u1Imso口c k对茸低倍检验情况如田5所示心部有细小裂纹但裂纹是何原因造成的则无法判定。将裂纹处，n线切割切下，高倍检验，盛现裂纹形貌和组织状况同l l中所述，裂纹的履微特征符合白点的显微特征，可判定设裂纹为r|甑引起。如周6，13第三种波形第类缺陷反射波f圈7)的高度较矮底部稍觉旱电状小连续分布，在同冶炼炉号的钢材一n，此类缺陷只在个别钢材的局部出现。在低情试片L存在黑色的点或短粗裂纹(圈8)+经高倍检验确定为虫杂引起的
8、裂纹(削9)。3l 127 252 376 S*t，mm。，韶盏j冀盥：鬈。誓，：?i意怒：置搿j嚣。 1e un“rIhethIm热加II艺2011年第40巷第3期万方数据金属铸锻焊技术icastl鸣Foqlng weid【ng 2011年2月面面面矿目9一HJBf B*x100Flg 9 Cmck ofmples unde rme mlmc x1002缺陷形成原因分析关于钢中白点的形成原因已有很多研究大部分认为是氢和应力的综合作用造成的在此不再赘述。我们在追溯生产过程时发现，由于冶炼此批钢锭时气候不好、连日下雨而废钢又在露天存放造成废钢的水份含量很高，在冶炼过程中也没有针对性的措施加以控制
9、钢锭也投有进行扩氢退火这很可能就是影响此批钢质量的根本原因；此外夹杂引起的裂纹原因与潮湿的空气使汤道砖等耐火材料强度下降、在浇钢过程中钢水的冲刷导致夹杂卷钢锭模中所致有关。理，中心缺陷将被有教压实。为此，我们制定了改艟的工艺参数：钢坯先在12501300室式炉中加热68h改制啦50mm时采用上下圆弧砧直接太压下拔长，改制曲180mm时先采用砧宽为250咖的t下平砧制坯即初始砧宽比为O 83、初始料宽比肼为1压下量大于20制成200咖方坯然后采用上下圆弧砧拨长到击180mm，成材后在800左右进保温箱保温。按以上T艺改锻后的探伤效果和改锻前进行对比如表l。 。-蕊k粼毪翟。一4I怒l偿怒：l；蹴
10、嚣B麓：|：g嚣4端=13帅300l#jt啦E日帕50表l表明，对于非夹杂类缺陷，只要采用台理的锻造方法完全可以得到改善而对于大型夹杂物造成的缺陷，改善效果不明显。3改锻的研究 4结论依据现代塑性理论焊台太锻件内部缺陷的三要素为温度、应力状态、压下率及钢件内部应变的合理分布o。而用户恰好有一批相同材质的较小规格的钢材舍同，因此对这些超声波探伤超标的钢材我们提出丁改镰的设想此前我们也曾有过改锻粪似缺路合格的经验：超声波探伤超标件改锻时只要具备三要素就有改锻合格的可能，其一是要有足够高的温度，其二是缺陷表面没有被氧化第三是有足够大的变形量且缺陷处在压应力状态下。有试验表明，从坯科表面到心部的变形量
11、大小与砧宽比有着一个相对庖的戈系，即随着砧宽比值的增长应变的峰值逐渐向坯料心部移动当值超过0 5l时将能保证坯料心部处于最大生形区之中。结合w法的锻压理论，当砧宽比在0608、惩下率在2025时坯料内应力应变最合(1)通过高低倍检验结果同超声渡探伤波形相互印证确定了超声波探伤超标的缺陷性质及成因提高了超声波探伤定性的准确性。伫)结合塑性变形理论的最新研究成果，台理选择锻造工艺参教对超声波探伤缺陷超标的钢材进行了成功的改锻。(3)改锻试验证明由于钢中气体青量高造成的缺陷可以通过改锻的办法加以挽救而对于大型夹杂缺陷的改锻效果不明显。参考文越：【l】 f*自A*哪|镕目*，l眦，(4：854，【2】
12、 #*#*l：#目目#目自自#*自m!镕镕*，20000)；1516【3】 i目自dE，Eg*t*mH自#n月#*t*Em女*1“8(1】：1-8【4 目*最I#嗍jEg“*Tn；m#1995 8m田HoI、d衄Tcchnok盯201l，Vol瑚，No 3万方数据车轴钢超声波探伤缺陷和改锻的研究作者： 李伟林， LI Weilin作者单位： 贵州大学,材料与冶金工程学院,贵州,贵阳,550003刊名： 热加工工艺英文刊名： HOT WORKING TECHNOLOGY年，卷(期)： 2011,40(3)参考文献(4条)1.于淑卿 白点特征的研究 1982(04)2.孙海燕 锻造工艺参数对改善超
13、声波探伤缺陷的影响期刊论文-大型铸锻件 2000(01)3.王祖唐;刘庄;任猛 大钢锭锻造时内部孔洞性缺陷压合的试验研究 1998(01)4.吕炎 锻造工艺学 1995本文读者也读过(10条)1. 厉浩 动车组空心车轴运用检修检测方法的探讨和建议期刊论文-上海铁道科技2011(1)2. 刘保元.高金生 轮对车轴超声波探伤缩管状缺陷的判定会议论文-20013. 汪伟浩 提高车轴轴头加工工序能力途径的分析与探讨期刊论文-中国科技信息2006(24)4. 李海燕.王鑫.LI Haiyan.WANG Xin 浅谈如何提高车轴轴端三孔加工质量期刊论文-科技传播2010(11)5. 李丽 铁路货车车轴断裂分析期刊论文-中国高新技术企业2008(23)6. 李学锋.王玉玲 铁道车辆用LZW车轴钢晶粒度研究期刊论文-钢铁2001,36(8)7. 赵文学.ZHAO Wen-xue 铁道车辆车轴锻造及热处理技术期刊论文-工程建设与设计2006(5)8. 吴学洪.Wu Xue-hong 改制的M1350型磨床在加工RE2B车轴中的应用期刊论文-机车车辆工艺2009(1)9. 李国.范良义 论钢结构全焊透一、二级焊缝无损检测会议论文-201010. 周东海.付祥.刘涛 LZ50钢车轴锻后热处理技术探索会议论文-2009本文链接：http:/
