摘要：针对KKD车轮在热成型过程中车轮辐板产生裂纹的问题，采用低倍检验、显微组织和化学成分分析等方法对裂纹产生原因进行了分析。结果表明，裂纹的产生与冶金质量无关，系车轮轧机铜套碎裂轧入车轮表面所致。加强轧机设备点检后，此类问题未再发生。

关键词：KKD车轮；辐板裂纹；热轧

l  前言

    火车车轮的热成型工艺为：先将锭坯锻压至成型坯，然后在车轮轧机上轧制出轮缘、踏面及轧制辐板，最后在水压机上将辐板压弯。

    车轮热成型温度较高，在1000℃以上，因而在成型中很少产生裂纹。但在某批辐板生产中，有多块KKD车轮在热成型过程中突现裂纹。为了消除质量隐患，保证生产顺行，对辐板裂纹的形成原因进行了分析。

2辐板裂纹概况

    对所有有辐板裂纹的车轮进行检查，发现裂纹走向均沿周向，且位于辐板外侧面的轧制面上；裂纹不连续，开口度较大，并存在“掉肉”现象，见图1；辐板内侧面均完好。检查还发现，裂纹形貌、分布规律相同，说明其产生原因相同。

3取样方法及检验内容

    根据缺陷区外貌特征，在缺陷区制取辐板横向试样进行低倍检验；并取贯穿辐板横截面的金相试样用显微镜和扫描电镜进行组织分析，同时对成品的化学成分进行分析。

4  检验结果

4．1  低倍检验

    1：1工业盐酸水溶液热浸蚀试验发现，试样辐板外侧面有裂纹，开口宽5mm，深约25mm，裂纹处有大量红棕色异物存在，见图2。

4．2  成分分析

    在低倍试样靠近裂纹处钻取金属碎屑按GB223标准进行成品化学成分分析，结果见表1。

4．3  显微组织

    用金相显微镜和扫描电镜对显微组织进行检验。检验结果表明，辐板裂口及其附近有大量异金属存在，异金属在内部呈网状分布，见图3。对异金属进行能谱扫描分析，发现其含有Sn、Cu、Zn等元素，表2为无标定量分析结果。

    检验结果表明，缺陷处及辐板内部组织正常，为铁素体+珠光体组织，无明显脱碳。从裂纹内部特征可看出，异金属是导致轧制辐板开裂的直接原因，而异金属为黄铜。   

5  讨论

    车轮辐板成型工艺主要由压制、轧制两部分组成，轧制辐板的变形量一般较压制时更大，但此性好，正常情况下不会形成裂纹。

    通过对辐板的化学成分及组织分析可以得出，辐板开裂与冶金因素无关，而是黄铜异金属物压人所致。

    裂纹均处于辐板轧制面上这一位置特征说明，裂纹在模压过程中形成的可能性较小，在轧制过程中形成的可能性最大。裂纹走向均沿周向，说明其是在径向拉应力作用下形成、长大的。依据车轮的变形特点，轧制过程有扩径功能，辐板轧制面沿径向延伸，必然承受拉应力。将裂纹位置特点、走向特征与变形特点相结合，可判断辐板裂纹是在轧制过程中形成的。

    另外，从黄铜的来源分析，车轮热成型设备上仅车轮轧辊套用黄铜制成，其余设备均无与黄铜有关的备件。因此可进一步推断证明：车轮轧制时外侧面朝上，上轧辊铜套破碎后在重力作用下刚好落入轧制面上，并被轧人辐板外侧面上。黄铜是低熔点金属，熔点为900℃左右，而车轮变形温度高于1000℃，当碎裂的黄铜掉落到辐板上以后，熔化并侵蚀车轮辐板表层的晶界，产生热脆现象。在辐板内部产生网状裂纹，轧制过程中热脆裂纹在径向拉应力作用下扩大，导致辐板外侧轧制面沿周向开裂。

    为此，对轧辊黄铜套的点检更换制度进行调整，加强检查力度，缩短更换黄铜套周期。调整后该类质量事故未再发生。

6  结语

    (1)该批车轮辐板裂纹的产生是由于车轮轧机上的轧辊黄铜套碎裂，掉落到辐板上后熔化并侵蚀车轮辐板表层所致。

    (2)针对轧辊铜套碎裂问题点检制度改进后．解决了此类辐板的开裂问题。