42CrMo钢汽车前轴淬火开裂原因分析

　　重型车前轴锻件是汽车前桥总成中的重要保安构件，其材料性能和工件内在质量的好坏将直接关系到汽车转向系统的安全可靠性和汽车的使用寿命及人身安全。重型汽车前轴锻件的材料为42CrMo钢，其生产工艺流程为下料→中频加热→模锻成型→余热淬火→高温回火→喷丸→探伤检查。

　　按照上述工艺流程，某单位采用国内某钢厂生产某熔炼炉号的原材料锻造成形及淬火、回火后，经磁粉探伤检查发现有大量裂纹，造成了大批量的报废，经济损失严重。为此，从前轴的裂纹形态、化学成分、显微组织等方面分析了产生淬火开裂的原因，并结合生产工艺，提出了有效的改进措施。

　　1 理化检验

　　1.1 宏观形貌

　　重型车前轴锻件的外观形貌见图1，在前轴的头部有一条很深的纵向裂纹，如图2(a) 所示，在前轴工字梁处根部有多条裂纹，如图2(b)所示。

　　1.2 化学成分分析

　　在有裂纹的部位取样，去除试样表面氧化层和磨平抛光试样表面后，采用波长色散X射线荧光光谱仪分析常规化学成分和残留微量元素含量，常规化学成分结果如表1所示，Sn、As、B 等残留微量元素含量分别为0.0.03%、0.010%、0.0034%。

　　由上述分析结果可知，常规化学成分符合GB/T3077—1999《合金结构钢》中42CrMo钢的要求，但残留元素B的含量异常，并已达到硼钢所要求0.0005%～0.0035%硼含量范围的上限。为了进一步精确地验证该批原材料中B元素的含量，又采用全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(简称ICP)测定钢中沿晶界分布的硼含量，其结果为0.0026%，仍然达到硼钢的含硼量范围，表明该批原材料实际上变为42CrMoB 钢。

　　1.3 低倍酸蚀分析

　　根据GB/T226—1991《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》，对有裂纹的前轴工字梁处横断面做低倍酸侵蚀试验，并按照GB/T1979—2001《结构钢低倍组织缺陷金相评级图》进行评定，结果为一般疏松1.0级、点状偏析1.0级，低倍酸侵蚀后的形貌如图3所示。

　　1.4 扫描电镜观察

　　将前轴工件试样沿裂纹人工敲开获得新断口后，采用XL30-TMP型扫描电子显微镜的二次电子图像对比观察分析表明，原裂纹试样旧断口的微观形貌为沿晶加腐蚀坑，表面氧化较严重，有些部位仍可见白色Al2O3颗粒夹杂，见图4(a)，属于晶界弱化的沿晶脆性断裂; 而人工新断口的微观形貌则为准解理加韧窝，见图4(b)。

　　1.5 金相检验

　　截取与裂纹垂直的面磨制金相试样，经抛光后采用4%硝酸酒精溶液腐蚀，在XJL-02型立式金相显微镜下观察裂纹侵蚀前后的微观形貌。裂纹的横断面形貌见图5，裂纹呈弯曲状，沿径向方向扩展延伸，并且裂纹两侧无脱碳迹象，为热处理淬火裂纹，裂纹处的非金属夹杂物级别为A0.5、B0.5、C1.0、D0.5，裂纹内及其周围无异常夹杂。