浅析 42CrMo 大型车轮锻件表面类锻造缺陷及预防方案

42CrMo 合金钢凭借良好的淬透性、强度与韧性，广泛应用于起重机、港机、冶金设备的大型车轮锻件生产，这类车轮长期承受重载、冲击与交变载荷，锻件表面一旦出现裂纹、折叠、氧化压入等缺陷，在后续使用过程中极易扩展，引发踏面剥落、轮体开裂等安全隐患，严重时直接造成锻件报废，提升生产制造成本永鑫生重工...。结合山西永鑫生多年大型车轮锻造实操经验，针对生产中高发的表面缺陷进行成因分析，并给出可落地的预防措施。

表面裂纹是 42CrMo 大型车轮锻件最常见缺陷，分为加热裂纹、锻造撕裂裂纹和锻后冷却裂纹。大型车轮坯料截面厚大，如果升温速度过快，坯料芯部与表层温差大，热应力超过材料塑性极限，就会产生内部向外延伸的热裂纹；锻造过程中坯料温度下降过快，终锻温度低于 850℃时，42CrMo 变形抗力急剧上升，塑性变差，轮辋、轮辐转角等应力集中位置容易出现撕裂裂纹；锻后直接露天空冷，冷却速率过大，表层收缩快、芯部收缩慢，残余应力释放也会催生表面微裂纹。另外原材料自带划痕、磕碰凹坑，锻造时缺陷会进一步扩大延伸为裂纹。

折叠缺陷在模锻成型车轮中较为多见，外观和裂纹比较接近，多分布在轮缘过渡圆角、轮毂孔口位置。产生主要原因是模具圆角设计偏小、预锻坯料分配不合理，金属流动时表层氧化金属发生回流汇合形成折叠；锻造操作时压下量过大，送进量不足，金属发生堆叠，氧化皮被压入锻件本体，形成折叠夹层。折叠属于闭合型缺陷，机加工如果不能完全去除，服役时会成为疲劳源点，加速车轮失效。

氧化皮压入与脱碳也是不可忽视的表面问题。42CrMo 大型车轮锻件在高温加热阶段，炉内氧化气氛强，保温时间过长会产生厚层氧化皮，如果锻前没有清理干净，锻造时氧化皮被压入工件表面，形成麻坑、凹点缺陷；高温长时间保温还会造成表层脱碳，车轮踏面位置脱碳会直接降低表面硬度与耐磨性，缩短车轮使用寿命。针对以上表面缺陷，生产端需要落实全工序防控。坯料加热采用阶梯升温工艺，厚大钢坯先低温预热，控制升温速率，杜绝快速升温；锻造全程使用红外测温实时监控坯料温度，低于终锻温度 850℃的坯料禁止继续锻打成型；锻件完工后优先采用坑冷、堆冷缓冷模式，禁止锻件高温直接接触冷风、冷水，降低冷却应力。模具设计时加大过渡圆角，优化预锻工步，合理分配金属料量，减少金属回流现象；坯料入炉前打磨清理表面磕碰损伤，锻造前通过高压水或者喷砂去除坯料氧化皮；模具做好预热和润滑，减少金属流动阻力。同时做好锻后毛坯外观初检，对可见裂纹、折叠进行打磨清除，打磨位置保证平滑过渡，打磨深度要大于缺陷深度，打磨后复探确认缺陷完全消除，再流转下道工序，从工艺和检验两方面降低表面缺陷带来的质量风险。