65Mn 开裂分析

清淡

http://www.rclhome.net/forum.php ... 15&page=1#pid363609
帮上朋友做的分析。
失效样照片：

横向边组织：

横向心组织：

纵向组织：

看到断口的第一感觉是脆性断裂、晶粒粗大、和以前见过的过热过烧造成的断口类似；当我第一眼用低倍看组织时，我第一反应是混晶、组织粗大、铸态（边缘组织粗大，心部组织细小，组织均匀性很差。但是有一点不懂，理论上边缘冷却快，应该是细晶区才对，但是却比心部粗？？）。因为怀疑是铸态组织，所以我做了横向和纵向对比，横向和纵向并无一点锻造带的感觉（虽然不能完全说明无锻造，但是可以猜测无锻造）。然后是看1000x的金相组织，我发现片状珠光体已经开始断开，但是很多还是片，碳化物还是小黑点，这算是一种不合格的球化处理。根据这些检测结果，我怀疑该材料是铸造后进行退火处理，为了消除粗晶和应力等（也有可能厂家只是想做去应力处理）。厂家退火温度不高，大概在700度左右，结果片状珠光体开始球化。
第一组：下面是一组白色网状组织对比照片，SEM照片和金相照片：

第二组：下面是一组白色网状对比照片，SEM照片和金相照片：

从这两组金相照片和SEM照片对比看，整个样品出现了两种网状组织，第一组为铁素体网，第二组为碳化物网。从这个对比看出，该样件是铸态的可能性很大，出现了成分不均的现象，局部区域含碳量超高，达到了过共析，冷却沿晶界析出碳化物（本来65Mn是亚共析钢，理论上沿晶界该析出铁素体才对）。
检测结果猜测：样件为铸态，为经过锻造处理，组织混晶，边缘组织粗大，心部细小。成分区域性不均，含碳量区域性超标。铸造后未做有效的热处理细化晶粒和均匀组织，造成性能差，加工开裂。大家有什么看法，欢迎提出、讨论。

腊月寒沫

当时提供给清淡的只是试样的一部分未做说明，小碎块的组织很有诱导性。再补充下其他条件便于大家分析
1、原件为锻造等温退火
2、原件的其他部位做光谱，符合65mn成分
3、开裂部位为脆性断裂
4、其他部位的组织无网状碳化物缺陷
此类缺陷极少发生，该组织是如何形成的

清淡

腊月寒沫 发表于 2016-9-7 09:48
当时提供给清淡的只是试样的一部分未做说明，小碎块的组织很有诱导性。再补充下其他条件便于大家分析
1、原 ...

是啊！什么信息都没给我，看来很多我都分析错了

清淡

腊月寒沫 发表于 2016-9-7 09:48
当时提供给清淡的只是试样的一部分未做说明，小碎块的组织很有诱导性。再补充下其他条件便于大家分析
1、原 ...

我很怀疑这块是否锻造过

腊月寒沫

清淡 发表于 2016-9-7 09:53
我很怀疑这块是否锻造过

的确是锻造的，厂家没有铸造设备，也不会对此开模铸造。成本完全耗不起

清淡

腊月寒沫 发表于 2016-9-7 10:12
的确是锻造的，厂家没有铸造设备，也不会对此开模铸造。成本完全耗不起 ...

心部和边缘差异很明显！不知道这是怎么形成的。

aaron01

锻造不充分（锻造比很小），变形区只有在最表层很薄一层，在后续等温正火过程里，变形区由于位错和应力的存在，先于心部发生奥氏体形核转变，形成了这样外面大晶粒，里面小晶粒的现象，这种混晶和化学成分偏析形成的混晶有很大的不同。

清淡

aaron01 发表于 2016-9-7 13:28
锻造不成分（锻造比很小），变形区只有在最表层很薄一层，在后续等温正火过程里，变形区由于位错和应力的存 ...

那我分析的低温退火看来又不成立了

aaron01

清淡 发表于 2016-9-7 13:35
那我分析的低温退火看来又不成立了

这个是典型的揉面粉没揉均匀，造成的后续一系列问题，呵呵。
另外，应力加工里还有所谓的第一类晶粒异常长大现象，说的是形变量在5-20%范围，晶粒会出现异常长大现象，可能在这里也能解释了。

大浪淘沙

以前在广东一个厂做个一种剪树枝的剪刀，材料也是65Mn，断口和这个一模一样，断面粗糙，还闪闪发光呢，产品网带炉出来后优点变形，
需要校直处理，校断比例很大。
产品是在板料上冲裁下来的。希望在这里学习，看能否弄明白

Alex

清淡 发表于 2016-9-7 10:28
心部和边缘差异很明显！不知道这是怎么形成的。

看了3个帖子，找到了以下信息 65Mn 等温退火  白色网状无法判断是铁素体还是碳化物以及表面和心部组织的差别。要找到原因，过程的信息很重要，这样搜集信息真的很烧脑...

我觉得晶粒粗大可能是主要原因，碳化物可能是偏析引起的，也是裂源

腊月寒沫

aaron01 发表于 2016-9-7 13:28
锻造不成分（锻造比很小），变形区只有在最表层很薄一层，在后续等温正火过程里，变形区由于位错和应力的存 ...

这里是否有这样一种可能，就是尚未热透。内部未完全奥氏体化导致芯部变形小，外表层变形大
因为是老型号，锻造及退火工艺都未做调整。更有可能是工艺执行的问题

aaron01

腊月寒沫 发表于 2016-9-7 15:40
这里是否有这样一种可能，就是尚未热透。内部未完全奥氏体化导致芯部变形小，外表层变形大
因为是老型号 ...

我只能说问题出现在锻造的可能性很大，具体的原因要进一步去锻造那找。
瞎猜一下的话，是料尺寸不够，小料锻不出大件来，只好马马虎虎揉几下成型了，否则的话，尺寸不对了。

清淡

aaron01 发表于 2016-9-7 13:50
这个是典型的揉面粉没揉均匀，造成的后续一系列问题，呵呵。
另外，应力加工里还有所谓的第一类晶粒异常长 ...

年会上我有一张图片，就是低碳钢表面一层混晶，严工还记得吗？有点类似。

aaron01

清淡 发表于 2016-9-7 15:56
年会上我有一张图片，就是低碳钢表面一层混晶，严工还记得吗？有点类似。 ...

有印象，估计也是冲压或者冷轧等压力加工的结果。

清淡

aaron01 发表于 2016-9-7 15:53
我只能说问题出现在锻造的可能性很大，具体的原因要进一步去锻造那找。
瞎猜一下的话，是料尺寸不够，小 ...

我是觉得锻造的件，多多少少有点方向性，所以我做了横向和纵向对比，但是从对比看，我不说那个是横，那个是纵，绝对没人能分辨是横向还是纵向。

aaron01

清淡 发表于 2016-9-7 16:06
我是觉得锻造的件，多多少少有点方向性，所以我做了横向和纵向对比，但是从对比看，我不说那个是横，那个 ...

想象等轴晶1:1的长宽比， 当这个比例变成1.1:1的时候，估计在显微镜下你不会看到明显的锻造流线。1.2：1都未必能看出来。

aaron01

清淡 发表于 2016-9-7 16:06
我是觉得锻造的件，多多少少有点方向性，所以我做了横向和纵向对比，但是从对比看，我不说那个是横，那个 ...

我是觉得你的观察是对的，正常锻造工艺的形变量会远远超过这几张照片所显示的情况，也是基于这点我认为锻造不充分，我所知道的锻造，如果是拔长的话，锻造比要大于3，就是1米长的棒锻完是3米以上，那种情况你看金相自然会看到纵截面上全是流线的拉长晶粒。
现在这个金相只能告诉我们，变形量不够。

清淡

aaron01 发表于 2016-9-7 16:20
我是觉得你的观察是对的，正常锻造工艺的形变量会远远超过这几张照片所显示的情况，也是基于这点我认为锻 ...

其实还有些情况我没描述出来。SEM拍的铁素体网其实是靠外边缘的，SEM拍的碳化物网其实主要分布在靠心部的位置，我觉得这些都是锻造不均（就像和面一样）的表现。他们检测成分没问题，我不知道是不是真的没问题，还是说取样位置不对！

东方

清淡 发表于 2016-9-7 10:28
心部和边缘差异很明显！不知道这是怎么形成的。

像是铸态表层柱状晶未彻底破碎（成分为较低碳低合金），心部保持后结晶的等轴晶（成分为较高碳高合金），锻造温度对于心部组织偏高，锻比也不够，锻后冷却较缓，出现这个內网碳外网铁的怪像。
清版要是有张内外的面扫描应该更好说明问题，应该问问锻前那块铁是哪路神仙。
纯属凭空想象，不足为凭。

qibao9891

所有合金元素均使共析含碳量S点左移。
所以65Mn虽不属于合金钢，属于高锰碳钢，但它是可以有网状碳化物的。有网状碳化物不一定代表成分偏析或不对。网碳等过共析特征在65Mn中还是比较多见的。所以我觉得65Mn的成分范围跨亚共析、共析、过共析三区。

有网状碳化物是因为等温前冷速过慢。此材料退火不宜选用等温退火。说不宜也许太过委婉，也许说选错了工艺恰当些。
可改为等温正火或球化退火或等温球化退火。

表面晶粒粗的可能性非常多。
锻比不够是可能之一。
终锻温度偏低也是可能之一。表面温度降到终锻温度以下了，但心部温度还好。
锻造设备能力小，也会造成内外组织不一致。极端条件下也会出现此情况。但看此件较小，可能性不大。
锻造没加热透，情况和这相反，心部粗大，不是。
表面贫碳配合一些条件，也会造成晶粒异常长大。此例有表面贫碳迹象，也应做为考虑因素。

愚见，轻拍。

清淡

qibao9891 发表于 2016-9-7 21:07
所有合金元素均使共析含碳量S点左移。
所以65Mn虽不属于合金钢，属于高锰碳钢，但它是可以有网状碳化物的。 ...

在上家弹簧公司，我检测的65Mn从来没见过网状碳化物。其实 腊月 自己拿这个样和其他对比，应该也能看出点问题来。

官不全

讨论的很激烈啊，我看了半天也没看出个啥。看来这些事情还是要一边怀疑一边求证的。

柠檬可乐

qibao9891 发表于 2016-9-7 21:07
所有合金元素均使共析含碳量S点左移。
所以65Mn虽不属于合金钢，属于高锰碳钢，但它是可以有网状碳化物的。 ...

专家：有个疑问请教，你所说的锻造没加热透，是心部粗大。我理解的是锻造没加热透，表面和心部有温差，表面温度比心部温度要高，应该是表面比心部粗大啊。

qibao9891

柠檬可乐 发表于 2016-9-8 08:57
专家：有个疑问请教，你所说的锻造没加热透，是心部粗大。我理解的是锻造没加热透，表面和心部有温差，表 ...

这个前提是表面的温度是正常锻造温度，心部低于终锻温度。
很多年前，霜月在隔壁曾有个帖子例子。40Cr锻造用天然气加热，组织正常；用感应加热，心部组织粗大。
这是因为感应加热心部没有加热透，锻造后心部存在畸变能差，再加热后会晶粒异常长大。于是在那个帖子后面说了我的想法。

东方

qibao9891 发表于 2016-9-7 21:07
所有合金元素均使共析含碳量S点左移。
所以65Mn虽不属于合金钢，属于高锰碳钢，但它是可以有网状碳化物的。 ...

豹哥一钢三区论实为开天辟地，叹为惊人。
既然诸位专家都不认同偏析论想必区域成分都已分析了。
曾有论中碳钢在球化，变形，球化这种交替冷热加工过程中产生断续网碳，究其原因皆有位错驱动引起。
由于对版主零件整个工艺细节所知了了，只对中碳网碳形成说说，不知是否能够对上相关工艺过程

qibao9891

东方 发表于 2016-9-8 20:33
豹哥一钢三区论实为开天辟地，叹为惊人。
既然诸位专家都不认同偏析论想必区域成分都已分析了。
曾有论中 ...

极大的可能是错的。
还是按清淡的正统思维来考虑比较稳妥。毕竟出网碳可能最大的还是偏析。

65Mn碳量上限是0.71%，离共析点0.77差0.06。硅锰磷三项都在高位的话，左移s点0.1几应该问题不大。再加上现在炼钢的废钢比例不小，铬镍钼钒铜等虽含量低，但加一起量也不少。
想是这么想，没证据。
现有碳当量公式基本是焊接性能评价用的。有铸铁碳硅当量对共晶点影响公式，却是评价硅、磷石墨化能力的，也难借鉴。元素对共析点s影响的碳当量公式没有，或者我不知道。
而另外一些资料，也是看不懂。
比方某书，2%Si可以将共析成分降至0.53%，Mn也可左移S点。然后问题来了，60Si2Mn含Si量2%，再加上Mn，就属过共析了吧。翻开手册，查下60Si2Mn的TTT，我靠，先共析的是铁素体。
每当这种时候，阿豹就感受到了书中原力的伤害，陷入了深深的精分状态……
所以，我也很困惑。把常理之外的说出来，也是企盼有大神能答疑解惑。
叹为惊人，或许只是看书后又忘了吃药……

东方

qibao9891 发表于 2016-9-9 09:09
极大的可能是错的。
还是按清淡的正统思维来考虑比较稳妥。毕竟出网碳可能最大的还是偏析。

形变热处理诱导相变或许可以解释http://www.rclhome.net/forum.php ... amp;page=2#lastpost

柠檬可乐

qibao9891 发表于 2016-9-8 19:11
这个前提是表面的温度是正常锻造温度，心部低于终锻温度。
很多年前，霜月在隔壁曾有个帖子例子。40Cr锻 ...

谢谢专家解惑

aaron01

qibao9891 发表于 2016-9-9 09:09
极大的可能是错的。
还是按清淡的正统思维来考虑比较稳妥。毕竟出网碳可能最大的还是偏析。

TTT图是平衡冷却哦，实际哪有那样的冷却条件。
看下伪共析的理论，我认为其实65Mn之类的材料在实际冷却时，由于不同过冷度存在的原因，析出先共析铁素体和先共析碳化物都是有可能的，冷速快容易析出碳化物。

东方

aaron01 发表于 2016-9-9 11:50
TTT图是平衡冷却哦，实际哪有那样的冷却条件。
看下伪共析的理论，我认为其实65Mn之类的材料在实际冷却时 ...

伪共析是非共析转共析，并不能将亚共析为过共析
65Mn连续冷却图未体现碳化物的单独存在

JYB

清淡 发表于 2016-9-7 16:51
其实还有些情况我没描述出来。SEM拍的铁素体网其实是靠外边缘的，SEM拍的碳化物网其实主要分布在靠心部的 ...

裂的是产品顶部，取样去做分析的是法兰盘

qibao9891

东方 发表于 2016-9-9 09:11
形变热处理诱导相变或许可以解释http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=24015&page=2#last ...

能不能讲一下机理。

如果是网状碳化物包铁素体，这种好理解。形变诱发铁素体转变，铁素体内有过饱和的碳。之后冷却过程中，铁素体内的碳，会短程扩散到晶界析出。最后出现网状碳化物包铁素体，或者是珠光体网包铁素体。

而本帖的用形变热处理怎么解释？网状碳化物包珠光体。析出网状渗碳体的母相是奥氏体，不是形变诱发铁素体。形变热处理中的什么因素，使共析转变前奥氏体原本不会饱和的碳，发生过饱和了？

形变热处理我也不懂，能不能讲讲？

东方

qibao9891 发表于 2016-9-10 19:27
能不能讲一下机理。

如果是网状碳化物包铁素体，这种好理解。形变诱发铁素体转变，铁素体内有过饱和的碳 ...

这个我也是排除法猜的     形变我也不懂的
我也一直在找相关文献     大多形变研究都在0.45%C以下我的思路是形变促使碳重新分布     
毕竟发生网碳的区域在心部的局部并不是整个心部    而且网碳围起来的晶粒里面还有细晶
我也不确信心部出现的网都是网碳，下图是心部金相再放大的截图

清淡

aaron01 发表于 2016-9-9 11:50
TTT图是平衡冷却哦，实际哪有那样的冷却条件。
看下伪共析的理论，我认为其实65Mn之类的材料在实际冷却时 ...

我不赞成这个观点

清淡

东方 发表于 2016-9-10 19:38
这个我也是排除法猜的     形变我也不懂的
我也一直在找相关文献     大多形变研究都在0.45%C以下我的思路 ...

心部基本都是网碳，由于SEM拍的很费时，我不可能全部拍的。其实哦觉得做成分，可能要打能谱才能区分。

清淡

aaron01 发表于 2016-9-9 11:50
TTT图是平衡冷却哦，实际哪有那样的冷却条件。
看下伪共析的理论，我认为其实65Mn之类的材料在实际冷却时 ...

亚共析钢和过共析钢，如何让其不析出铁素体和网碳，方法就是适当增加冷却速度，所以严工说的冷却快就是网碳不不赞成。最好的例子就是我们的GCr15 锻造后必须风冷，目的就是为了造成伪共析，不要析出网状碳化物。

qibao9891

东方 发表于 2016-9-10 19:38
这个我也是排除法猜的     形变我也不懂的
我也一直在找相关文献     大多形变研究都在0.45%C以下我的思路 ...

65Mn出现网碳不是个案，也非孤例。
并非都有形变因素。
排除法不适合。

东方

清淡 发表于 2016-9-10 22:59
心部基本都是网碳，由于SEM拍的很费时，我不可能全部拍的。其实哦觉得做成分，可能要打能谱才能区分。 ...

其实我还是挺支持偏析的    成分能说明大部分问题    省得这么烧脑要造成附件这种碳化物    除了偏析想不出其他的方法

东方

qibao9891 发表于 2016-9-11 08:07
65Mn出现网碳不是个案，也非孤例。
并非都有形变因素。
排除法不适合。

额    好吧     除了这两个想不出其他的了
大神都不出来    看来这个帖子要沉了