GH36冷拉产品开裂原因和防止开裂的新工艺试验【现场研究报告之一】

愚人

殷匠

摘 要

上钢五厂特殊钢冷拉车间（第9车间）生产包括纯铁和钛合金在内的全部特殊钢八大钢类的不同截面形状的毛料精化产品。

这些特殊钢产品深受海陆空用户的欢迎。

当时由于苏联、美国牌号混杂，生产工艺不完整，加之文革管理环境的影响，废品堆积和人员伤亡时有发生。

超合金和不锈钢的裂纹问题尤为突出。

其中GH36的原型是苏联电炉试验钢厂的经济型高温热强合金牌号ЭИ481。

冷拔六角钢国内专供410、430厂航空喷气发动机紧固件用。

历年来冷拉产品报废量大，收得率低。

尤其是对边大于20mm的中等以上尺寸六角钢裂纹严重，收得率小于40%；对边大于27mm的大型品种则根本无法顺利生产。

特别是供装配B6战略轰炸机发动机用的对边36mm的六角钢，由直径52的圆钢经过往复热处理-矫正-碱浴-酸洗、白化-磨削-润滑-拉拔-检查-等逾50道工序完成，却总是在中间工序或最终出厂前开裂报废。

数年间屡次投入原材料，终无收获。

另外，固溶-冷变形状态的材料即使交货，用户在工件最终热处理时也有开裂风险。

上海五钢冷拉车间的操作人员在自主解决酸洗，润滑和研究开裂基本原因的基础上，系统研究脱溶倾向强烈的超高碳Fe基CrMnNiMoNbVTi合金GH36冷拉产品的开裂原因和防止开裂的新工艺并取得成功。

研究者利用自身长期劳作中的观察和就地能够进行的试验方法，在统计24炉产品裂纹情况的基础上，通过实炉温度利用和碱浴、盐浴加热法；金相法；硬度法；机械性能法；线切割简易应力估计法等，发现致裂的宏观残余应力随直径增加由切向转变为轴向和沿半径由表面向中心递减。

固溶-冷拉钢在相当于时效的加热过程的650~900℃依冷变形量的不同析出不同数量和尺度的MC型碳化物（（VMo）C）脆化基体加上宏观残余拉应力是开裂的主要因素。否定了热应力导致开裂的可能。

对20mm以下中等直径或对边的半成品和成品，通过提高固溶前的加热速度能够抑制或减少碳化物的析出，从而避免裂纹。

而慢于临界加热速度的直径或对边大于27mm的大型品种，则无法应用快速加热法避免开裂。

稳定碳化物的软化退火虽然效率低，毕竟也是防止不锈钢冷拉-时效裂纹的可选择途径。但是析出的M23C6碳化物使高碳的GH36在冷拉时就沿晶开裂。

该文叙述了使大部分M23C6和MC稳定在奥氏体晶粒内部的热处理工艺发明，既防止了MC弥散析出导致的裂纹，又避免了沿晶M23C6劣化冷拉塑性。

具体方法是先固溶部分M23C6，然后快冷至约850℃，再升温至900℃保持。

拟命名该方法为IGC工艺，即控制Intragranular carbide/晶内碳化物的工艺。

并也试验了磨削，小变形法或表面附加变形法减轻表面残余应力。结论是不适宜批量生产。

附记：

该文30页，表格8个，图28帧。

参考文献14篇，其中俄文5篇。

关键词：GH2036（旧牌号GH36）；超合金冷拉-时效裂纹；Intragranular carbide控制工艺；现场试验法。

该研究报告发表于1974年（1966~1976文革期间，既无专利制度，也无申请发明专利），刊登于上钢五厂生产指挥部技术组出版的《科技通信2》（许信忠等编辑）。内部发行量200册。

上钢五厂的旧技术档案似已全部散失。

近日，笔者于故纸堆中偶然发现46年前发行的厂刊。

回忆青葱岁月，另类操作者为主体高效解决难题的研究途径及当年工人与干部的精神风貌，颇为感慨。

这是一段弥足珍贵的昔日往事。



20201125

作者简介：

殷匠（学生时代用名徐昉)，教授级高工，兼职教授，享国务院津贴，上海市劳模，曾任中国金属学会特殊钢学会非调质钢副主任学术委员。

1959年就读于上海第5钢铁厂（以下简称上海5钢）创办的冶金工业半工半读专科学校（后更名为上海钢铁工业专科学校），1962年毕业，继续夜读研究生课程并在俄语的基础上自学日语和英语等外语，1992~1998年清华大学博士学位课程学习和毕业，于1999年获工学博士学位。

曾任日语兼职译员和同声专业传译，第2届宝钢学术委员，第4届宝钢集团技术业务专家。日本多个学会会员。频繁国际交流和合作。跨国主持中-英-日大科学实验。

先后在上海5钢-宝钢特钢、亚星锚链、中信泰富特钢集团工作，现任兴澄特钢首席专家，兴澄-亚星锚链首席科学家。