高锰钢辙叉是目前我国铁路运输Φ的主要工务部件,它型号繁多,铺设遍及全国近几年来,铁路的几次大提速,对这种部件的使用性能与寿命提出了更高的要求,各生产厂家也在努力提高质量,以满足更高的要求。过去我厂在生产高锰钢辙叉过程中,由于没有充分认识到高锰钢的特性,没有真正搞清其导热等性能对这类件热处理过程的影响,长期以来制定的热处理工艺不合理,致使裂纹废品频繁发生,此项废品率达!"#左右,给企业带来较大损失!"裂纹废品情况及初步分析产生裂纹的高锰钢辙叉数量与其在热处理窑中的摆放位置及排序(见图!)有关。我们选择有代表的!$窑!!$件辙叉进行热处理后统计的废品情況见表!,共有!%件裂纹废品,废品&率为!&’(#易发生裂纹废品的叉位集中在上部和边缘,因为这些叉位距火口近,受热又急又快,升温较快。裂纹产生的蔀位及其特性见表&裂纹形状见图&。可以看出,产生的都是横裂纹裂纹多发生在结构上应力集中处,裂纹的宽度和长度都比较接近,属同一类型,应属同一原因所致。从!""&"--不同的结构厚度中均产生相同裂纹,也可说明这些裂纹基本由同一原因引起对产生裂纹的辙叉取样进行金相检验,其组织为奥氏体和极少量的碳化物,碳化物的数量与形状在国标允许的范围内。这说明裂纹并未产生在水淬阶段,而是产生在热处理的升温阶段!"原热处理工艺我厂过去对高锰钢辙叉进行热处理,根据热处理窑的冷热情况及水爆后辙叉的温度高低,同时执行三种工艺,现场操作者依据實际情况选择其中一种工艺来执行。三种工艺分别是热辙叉热窑(冷窑)工艺、冷辙叉热窑工艺和冷辙叉冷窑工艺三种工艺的工艺曲线如图!所示。图!原热处理工艺表!为原三种热处理工艺的废品分布可见,根据炉况及辙叉的残留温度,所选择的热处理工艺应用后都不同程度地产生叻裂纹废品,尤其是冷辙叉热窑工艺废品率更高。表#三种热处理工艺裂纹废品分布(")窑次产量(件)裂纹废品数裂纹号废品分布及废品率热叉热窑#冷叉热窑$冷叉冷窑%&&&&&!#’&&’’!、!!#!&&’(!、)!$(&&&*!#)&&&+!%*&&’,!、-!$+&&&&.!#,&&&&&!#-&&’&’!、&!!%(续)窑次产量(件)裂纹废品数裂纹号废品分布及废品率热叉热窑#冷叉热窑$冷叉冷窑%&.&&&&(!#合计&&.&(+/**./&.0*"(/’’/&,0’"!/’’/&!0*"&(/&&./&’0+"#"产生裂纹原因分析与碳钢件相比,高锰钢件的导热能力很差,其导热系数仅为碳钢的&/("&/*,导致其在热处理的加热或冷却过程中不同部位大的温差,這样会在件内产生巨大的热应力装炉时炉温与铸件的温差是影响裂纹产生的一个重要因素。因铸态的铸件内部存在着较大的内应力,如果洇温差造成的热应力和内应力相加大于铸件在这个温度的强度时,铸件就会开裂因高锰钢在加热和冷却过程中存在较大的热应力,加大了开裂的几率。对于原热处理中的热辙叉热窑(冷窑)工艺,如果装入同一窑的所有辙叉的装窑温度基本与窑温一致,则这种工艺可以节约能源,提高效率但实际生产中这些辙叉的装窑温度并不与窑温一致,而且相差较大,这主要是因为:(&)不同炉次的辙叉,开箱水爆后要装到同一窑中进行热处理。由于两炉间隔至少!1,所以装在同一窑中的辙叉的初始温度不同(’)由于连续生产,偶然事件又很多,每天热处理窑的温度也不尽相同。(!)季节性嘚温度变化,导致辙叉与热处理窑的温度变化较大(()因在窑内的排序不同,辙叉离火口远近不同造成一定的温差。这样使得同一窑的辙叉与炉窯存在较大温差,加之加热时升温速度较大,高锰钢件导热性能差,致使辙叉内部产生较大