Análise de rachaduras nas bordas da placa de corrente de 40Mn (estampagem)

1. Introdução

Tendo em vista o problema de trinca na borda da placa de corrente quando a tira de aço 40Mn é prensada, são analisadas a composição química e a estrutura metalográfica da placa de corrente com trinca na borda.

Os resultados mostram que a principal razão para a trinca na borda da placa de corrente de 40Mn é que há um grande número de inclusões não metálicas superdimensionadas no aço, a estrutura da tira de aço é irregular e há segregação de bandas.

Como um aço de médio carbono e baixa liga, o 40Mn possui alta dureza e resistência ao desgaste após a têmpera, tornando-se uma importante matéria-prima para o processamento de placas de corrente.

Recentemente, durante a produção de um determinado tipo de corrente, nossa empresa descobriu que peças de corrente estampadas em aço 40Mn apresentavam uma certa proporção de rachaduras nas bordas da placa da corrente (ver Fig. 1).

Fig. 1 macromorfologia da fissura na borda da placa em cadeia

Um grande número de produtos é sucateado.

Portanto, a placa da corrente rachada é inspecionada e analisada para resolver o problema de rachadura na borda quando a placa da corrente é pressionada.

2. Análise da composição química

A composição química da placa da cadeia de fissuras na borda é analisada e os resultados são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 Composição química da placa de corrente de trinca com borda de aço 40Mn (fração de massa) (%)

De acordo com os resultados do teste, a composição química da placa de corrente de fissura na borda atende aos requisitos padrão.

3. Análise macromorfológica

Pode ser visto na Fig. 1 que a superfície de cisalhamento da placa da corrente é relativamente lisa, sem vestígios óbvios de processamento inadequado.

A posição de fissuração está localizada em 1/3 da espessura da placa da corrente e a gravidade da fissura é diferente.

4. Análise de estrutura metalográfica

A análise metalográfica foi realizada em diversas placas de cadeias de fissuras nas bordas.

Após amostragem na fissura e incrustação e retificação, observou-se que a profundidade da fissura era de 1,0-2,0mm, conforme mostrado na Figura 2.

A fissura estende-se obliquamente para dentro a partir da superfície e depois estende-se para dentro paralelamente à superfície da placa da corrente.

É a extremidade rachada de uma placa de corrente rachada (ver Fig. 3).

Há um grande número de inclusões de sulfeto superdimensionadas (ver Fig. 4) e inclusões de silicato (ver Fig. 5) ao seu redor.

É avaliado de acordo com o método de inspeção microscópica do gráfico de classificação padrão GB / T 10561-2005 para determinação do teor de inclusão não metálica no aço.

O grau de inclusão da placa de corrente rachada é A3.0 e C3.0.

Após a corrosão com álcool de ácido nítrico a 4%, a estrutura da borda da placa da corrente apresenta deformação óbvia em um lado devido ao impacto do processamento de estampagem.

A direção de fissuração da fissura é consistente com a direção de deformação da estrutura.

Não há descarbonetação em ambos os lados da fissura.

A estrutura é esferoidita puntiforme e uma pequena quantidade de perlita + ferrita bandada, conforme mostrado na Fig.

Há uma estrutura óbvia em forma de faixa preta na fissura de uma placa da corrente lateral, e a abertura da fissura está localizada apenas na estrutura em forma de faixa preta, como mostrado na Fig.

Portanto, a estrutura da placa da corrente não é uniforme, e a fissura é particularmente evidente, apresentando segregação da estrutura em forma de tira, o que mostra que a fissura é uma estrutura de perlita com alto teor de carbono em forma de tira.

Através do teste de dureza micro Vickers na posição da faixa preta e na posição normal na Fig. 7, verifica-se que a dureza média da posição da faixa preta é 274HV0,5, enquanto a dureza média da posição normal é de apenas 220HV0,5 , e a dureza da posição da faixa preta é significativamente maior que o valor normal.

Confirma-se que a faixa preta está localizada em grande área de acumulação de elementos C.

5. Análise de causa

Através da análise acima, pode-se observar que há duas razões principais para a trinca da borda de estampagem da placa de corrente de aço 40Mn.

(1) Existem muitas inclusões não metálicas superdimensionadas na placa da corrente.

Por um lado, as inclusões não metálicas destroem a continuidade do material e reduzem seriamente a sua plasticidade.

Sob a ação de uma força externa, ocorre deformação plástica em torno da inclusão não metálica devido à concentração de tensões, resultando em um grande número de deslocamentos em torno da inclusão não metálica;

Quando o deslocamento atinge a interface entre a inclusão não metálica e a matriz sob a força de impacto, a interface se separa para formar microporos, e os microporos rapidamente se agregam e se expandem sob a força de impacto, resultando na rachadura da borda da placa da corrente.

Por outro lado, as inclusões de silicato pertencem a inclusões frágeis e imutáveis, que apresentam grande diferença com a capacidade de deformação térmica da matriz.

Durante a laminação, a tira de aço pode facilmente formar poros ou rachaduras na interface entre as inclusões não metálicas e a matriz de aço.

(2) A estrutura do material não é uniforme e a segregação de bandas do elemento C é grave.

A segregação das bandas provoca a existência de bandas de alta dureza na tira de aço, resultando no desempenho transversal desigual do material.

Sob a carga de impacto, o fenômeno de concentração de tensões é fácil de ocorrer na área onde o elemento C se reúne e na junção.

Ao mesmo tempo, sob a ação instantânea da carga de impacto, é fácil iniciar microfissuras e expandir rapidamente, resultando em fissuras nas bordas no processo de estampagem de tiras de aço.

6. Conclusão

1) Um grande número de inclusões não metálicas na tira de aço 40Mn é uma das principais razões para a rachadura na borda da estampagem da placa de corrente.

As inclusões não metálicas na tira de aço são principalmente inclusões de classe A e classe C.

2) A estrutura irregular da tira de aço 40Mn e a séria segregação da banda do elemento C também são uma das principais razões para a rachadura na borda da estampagem da placa de corrente.

A segregação das bandas provoca a existência de bandas de alta dureza na tira de aço, resultando no desempenho transversal desigual da tira de aço.