65Mn材质钢锹断裂分析

　　某厂生产的65Mn材质钢锹，在建筑工地混凝土施工现场出现成批断裂，而另一家建筑工地的河沙施工现场又出现钢锹不耐磨且易断裂的现象。 通过对出现问题的钢锹进行简单分析后，发现该两批次均为改进热处理方法，采用淬火+自回火工艺处理的产品。自回火热处理是一种已经广泛应用的工艺，现在国内也有不少厂家在使用，该工艺的好处是可以大量节约能源、降低生产成本，但是，此工艺具有难以掌控的特点，难度在于淬火冷却时间的控制要求高，淬火加热温度、淬火介质等都对自回火产生较大影响[1]。

　　1 实验材料与方法

　　方案：现场提取样品进行分析检测，查找断裂原因。 混凝土施工现场提取样品编为1#，河沙施工现场提取样品编为2#。

　　分析检测：应用火花直读光谱仪SPECTROLAB-M10分析原料65Mn钢成分，尼康EPIPHOT200金相显微镜分析原材料和现场提取样品的金相组织，应用TESCAN公司VEGA3EasyProbe扫描电镜(含能谱) 进行断口形貌观察及断裂分析，应用TH300洛氏硬度计测量硬度。

　　2 结果与讨论

　　2.1 金相组织与化学成分

　　火花直读光谱SPECTROLABM10分析的65Mn钢的成分(质量分数，%)为0.68C，0.24Si，1.10Mn，0.02Cr，0.01Ni，0.020P，0.002S，余量Fe。化学成分正常，符合65Mn钢成分标准要求。原材料金相组织见图1，为珠光体+少量铁素体，组织正常。

　　65Mn钢锹产品的原热处理工艺是等温淬火，组织为下贝氏体，采用淬火+自回火热处理工艺替代后，形成合理的金相组织应该是回火屈氏体，该组织具有较高的强度、硬度和一定的塑性韧性[2]。现场提取断裂样品1#的金相组织见图2(a)，组织为马氏体+少量回火马氏体，形成该组织的原因是采用自回火热处理工艺时，淬火的冷却时间过长，产品温度下降多，余热不能使产品达到自回火要求的回火温度。具有该组织的产品强度、硬度高，但塑性、韧性差。

　　现场提取断裂样品2#的金相组织见图2(b)，组织为铁素体+马氏体，形成原因是采用自回火热处理工艺时，淬火加热温度低(可能是加热温度不足或工件出炉后未及时淬火)，淬火温度处于两相区。具有该组织的产品强度、硬度略低，塑性、韧性差易断裂，该组织不适宜做工具产品。

　　2.2 硬度

　　应用TH300洛氏硬度计测量原材料及样品的硬度值，结果见表1。钢锹产品最适用的硬度是42～45HRC，产品应具有一定的强度、硬度，同时还要有一定的塑性、韧性。由表1可见，现场提取断裂样品1#的硬度值达到54.2HRC，硬度值过高，符合马氏体组织的高硬度特征，由于产品硬度高，材料塑韧性过低，易发生断裂。现场提取断裂样品2#的硬度值略偏低，组织为铁素体+马氏体，虽然产品强度、硬度适中，但塑性、韧性极差，也容易发生断裂。