45 #厚钢板热切割后校直开裂的失效分析

45#厚钢板 由切割机切割成长方条,变形严重校直后发生断裂。分析试验鲐果为热切割温度高,在空气中淬上了火,造成开裂。45#钢板,厚为60mm,由数控切割机切割成60X 120X 650mm的长方条形状,此形状长而细变形很厉害，必须校直才能投入使用,部分校直后发现有严重的断裂现象。

一、实验结果与断裂分析

将断后试样的热影响区进行硬度测试,大部分部位硬度结果为HRC45一46,少量有HRC57以上的点，而正常退火状态硬度为160--180HB,显然硬度过高。    在切割面的垂直方向做一金相试样，发现切割面表面附近有马氏体及少量屈氏体组织(如图1)。马氏体及少量屈氏体组织如何产生的呢?分析如下:

热切割温度一般在1700C-1800C.使金属熔比达到切割目的.相应热影响区温虔也很高,在1500C左右,由于加热速度板快,热影响区很窄,两种冷却介质表现了吸热极快的特殊冷却方式。冷却速度相应也很大了。

由等温转变曲线在连续玲却中的应用示意图可以知道(图2)

如果冷却速度V<Vw但V与C曲线的转变线相交,而不与转变终了线相交,转变产物主要为。马氏体与瘤氏体组织,对于45#钢来说这种混合组织的硬度一般在HRC40-- 50,这与我们上述45#钢料切割后断裂的硬度HRC45--50部分相符，它相当于45#钢油淬的基本情况。

如果冷却速度V:>Vm,V;与C -曲线没有交点,表示过冷奥氏体在高温和中温区域都不发生转变,而是过冷到Ms点以下才能转变为马氏体,其硬度为HRC52--60,这与我们硬度测试中HRC45一56及少量HRC57以上点的硬度值大部分相符,金相组织也很符合。   1500C高温下由空气和母材为介质的冷却速度达到VL,相当于45#钢840C油冷的速度,得到部分马氏体加屈氏体组织。大部分区域达到了。

V2,即45#钢840C悴火水冷速度,得到马氏体组织。    马氏体具有高硬度,但其脆性极大,这与马氏体晶格中铁原子结合力的削弱和相变时产生很大的结构应力有关。另外马氏体形成时体积膨胀也是产生内应力、变形、开裂的重要原因。    综上所述,45#钢料切割后属细长条状,变形严重,必须校直,而切割过程中淬上了火,得到了脆而硬的马氏体组织,在校直过程中,由于外力作用导致了开裂。

二、建议措施

45#钢料切割后,采用完全退火.即加热到AC;:+ 30~ 50C或正火AC:+ 40~80C ,细化晶粒,使马氏体组织转变为珠光体组织,降低硬度,提高韧性消除热加工后的残余应力,使性能得到了改善。