1.裂紋廢品情況及初步分析

產(chǎn)生裂紋的高錳鋼轍叉數(shù)量與其在熱處理窯中的擺放位置及排序(見圖1)有關(guān)。我們選擇有代表的10窯110件轍叉進(jìn)行熱處理后統(tǒng)計(jì)的廢品情況見表1，共有14件裂紋廢品，其廢品率為12.7％。易發(fā)生裂紋廢品的叉位集中在上部和邊緣，因?yàn)檫@些叉位距火口近，受熱義急又快，升溫較快。

裂紋產(chǎn)生的部位及其特性見表2。裂紋形狀見圖2?？梢钥闯觯a(chǎn)生的都是橫裂紋。裂紋多發(fā)生在結(jié)構(gòu)上應(yīng)力集中處，裂紋的寬度和長(zhǎng)度都比較接近，屬同一類型，應(yīng)屬同一原因所致。從15～25mm不同的結(jié)構(gòu)厚度中均產(chǎn)生相同裂紋，也可說明這些裂紋基本由同一原因引起。對(duì)產(chǎn)生裂紋的轍叉取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，其組織為奧氏體和極少量的碳化物，碳化物的數(shù)量與形狀在國(guó)標(biāo)允許的范圍內(nèi)。這說明裂紋并未產(chǎn)生在水淬階段，而是產(chǎn)生在熱處理的升溫階段。

2.原熱處理工藝

我廠過去對(duì)高錳鋼轍叉進(jìn)行熱處理，根據(jù)熱處理窯的冷熱情況及水爆后轍叉的溫度高低，同時(shí)執(zhí)行三種工藝，現(xiàn)場(chǎng)操作者依據(jù)實(shí)際情況選擇其中一種工藝來執(zhí)行。三種工藝分別是熱轍叉熱窯(冷窯)工藝、冷轍叉熱窯工藝和冷轍叉冷窯工藝。三種工藝的工藝曲線如圖3所示。

表3為原三種熱處理工藝的廢品分布?？梢?，根據(jù)爐況及轍叉的殘留溫度，所選擇的熱處理工藝應(yīng)用后都不同程度地產(chǎn)生了裂紋廢品，尤其是冷轍叉熱窯工藝廢品率更高。

3.產(chǎn)生裂紋原因分析

與碳鋼件相比，高錳鋼件的導(dǎo)熱能力很差，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為碳鋼的1/4～1/6，導(dǎo)致其在熱處理的加熱或冷卻過程中不同部位大的溫差，這樣會(huì)在件內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力。

裝爐時(shí)爐溫與鑄件的溫差是影響裂紋產(chǎn)生的一個(gè)重要因素。因鑄態(tài)的鑄件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，如果因溫差造成的熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力相加大于鑄件在這個(gè)溫度的強(qiáng)度時(shí)，鑄件就會(huì)開裂。因高錳鋼在加熱和冷卻過程，辛存在較大的熱應(yīng)力，加大了開裂的幾率。

對(duì)于原熱處理中的熱轍叉熱窯(冷窯)工藝，如果裝入同一窯的所有轍叉的裝窯溫度基本與窯溫一致，則這種工藝可以節(jié)約能源，提高效率。但實(shí)際生產(chǎn)中這些轍叉的裝窯溫度并不與窯溫一致，而且相差較大，這主要是因?yàn)椋?/P>

(1)不同爐次的轍叉，開箱水爆后要裝到同一窯中進(jìn)行熱處理。由于兩爐間隔至少3h，所以裝在同一窯中的轍叉的初始溫度不同。

(2)由于連續(xù)生產(chǎn)，偶然事件義很多，每天熱處理窯的溫度也不盡相同。

(3)季節(jié)性的溫度變化，導(dǎo)致轍叉與熱處理窯的溫度變化較大。

(4)因在窯內(nèi)的排序不同，轍叉離火口遠(yuǎn)近不同造成一定的溫差。這樣使得同一窯的轍叉與爐窯存在較大溫差，加之加熱時(shí)升溫速度較大，高錳鋼件導(dǎo)熱性能差，致使轍叉內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，在隨后的水韌處理的急劇冷卻中或前期升溫時(shí)發(fā)生開裂，產(chǎn)生廠較多的裂紋廢品(見表3)。

冷轍叉熱窯工藝和冷轍叉冷窯工藝裝窯時(shí)，轍叉溫度較低(常溫)，針對(duì)這樣常溫轍叉采用的兩種工藝仍存在前期均溫不夠、保溫時(shí)間短、升溫起點(diǎn)高(分別是400℃和200℃)、升溫快(分別是每小時(shí)160℃和90℃)，轍叉仍處于急熱狀態(tài)，即升溫曲線起點(diǎn)與轍叉和爐窯起始溫度存在較大溫差的實(shí)際情況仍顯較高，水韌處理后造成了一定數(shù)量的裂紋廢品(見表3)。

4.改進(jìn)后的熱處理工藝與效果

改進(jìn)后的熱處理工藝曲線見圖4。新工藝分為兩種：冷轍叉處理和熱轍叉處理。冷轍叉裝窯溫度降至室溫，熱轍又裝窯溫度降至150℃。而且這兩種工藝轍叉入爐后都要閑置均溫1.0～1.5h后再升溫，在650℃以下升溫速度限制在100℃/h以下。這樣做的目的就是為了減小轍叉與爐窯在裝窯時(shí)以及隨后加熱過程中的溫差，避免在內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，及由此造成的開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

改進(jìn)后的轍叉熱處理工藝，分步驟進(jìn)行了連續(xù)性生產(chǎn)試驗(yàn)，每一步兩窯，視結(jié)果好壞來調(diào)整下一窯是否調(diào)整工藝。共連續(xù)試驗(yàn)了14窯次，其中熱轍叉B起點(diǎn)12窯次，生產(chǎn)轍叉132件，合格品132件，廢品0件；冷轍叉A起點(diǎn)2窯次，生產(chǎn)轍叉22件，合格品22件，廢品0件。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，以轍叉為主體的A、B兩起點(diǎn)熱處理工藝的試應(yīng)用均獲得100％，的成功。即使仍存在轍叉離火口遠(yuǎn)近不同造成一定溫差的現(xiàn)象，但并未發(fā)現(xiàn)裂紋廢品。在后來的實(shí)際生產(chǎn)中，執(zhí)行了新的熱處理工藝，未在發(fā)生上述的裂紋廢品，從而提高了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。

5.結(jié)語

針對(duì)高錳鋼轍叉導(dǎo)熱性能差、加熱過程中易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和實(shí)際生產(chǎn)中轍又與爐窯的起始溫度不同一(不同溫轍叉的混裝等)等現(xiàn)象，降低了水韌處理加熱的起始溫度和升溫速度，并在入爐時(shí)保溫一定時(shí)間，消除了轍叉裂紋廢品。