车轮轮辋周向裂纹原因分析

（太原重工轨道交通设备有限公司，山西030032）摘要:某型号成品车轮磁粉检测时发现，同批多个车轮外侧轮！存在数处长短不一的周向缺陷磁痕。利用 热酸浸装置和金相显微镜对缺陷的宏观和微观形貌进行了试验分析。结果表明，缺陷为锻造工序产生的折叠 裂纹。为避免后续批量产生此类裂纹，结合车轮制造工艺，制定了有效的预防措施。关键词:车轮;磁粉检测;缺陷磁痕;折叠裂纹中图分类号:TG316.1*92 文献标识码：BCause analysis of Circumferential Crack in Wheel RimaXu Huiwen, Li Shulin, Zhang Lei, Li Yan, Yao PengAbstract: During the magnetic pfrticla inspection of a finished wheel, it has been found that the outer Csi of several wheels in the same batch had circumferential defects with diOerent lengths. The macroscopic and microscopic

morphologs of the defecte have been analyzed by means of the hot acid pickling devicc and the memlloyraphic microscope. The results show that the defect is a folding crack caused by forging process. In order to aveid such

cracks in the subsequent batch production, combined with the wheal manufacturing process, effective preventive measures have been developed.Key wordt: wheel; magnetic particle test; defect magnetic particle indication; folding crack辗钢整体车轮由钢锭或连铸坯经加热锻造、 显的偏析，无肉眼可见的宏观缺陷，如图2所示。1.2微观试验1.2.1组织和晶粒度辗轧而成，并经过淬火、回火热处理工艺,具有强 度高、韧性好、自重轻、安全可靠等特点⑷,能适

应重载和高速的要求，被广泛应用在客车、货车、

机车、城轨、地铁等轨道车辆中。作为轨道车辆走

行部最关键的部件之一，车轮承载了车辆的全部 运动载荷，其产品质量直接关系到轨道车辆的行 车安全⑵。我公司生产的某型车轮进行成品磁粉检测时

发现，该批次部分车轮外侧轮！面上存在多处长 短不一的周向缺陷磁痕（图1）,最小长度3 mm, 最大长度11 mm。进一步统计发现该批次所有车

轮的缺陷部位均分布在外侧轮！圆周上，使用裂

图1外侧轮！面周向缺陷磁痕显示

Figure 1 Magnetic particle indication ofcircumference defect on outer Co纹深度测试仪对缺陷磁痕深度进行测量,磁痕深

度均在10 Jim - 40 Jim范围内，随机取2处不连 续性磁痕进行打磨,打磨深度约0.4 mm后，不连 续性磁痕显示完全消除。为确定该裂纹的性质和

一般疏松表1截面热酸浸试验结果Table 1 Test restltt of cross section hot acOt pickling中心疏松锭型偏析缺陷产生原因，对缺陷产生部位进行了解剖分析。1实验过程1.0级0.5级0.5级无1.1低倍试验在车轮轮網裂纹部位取轮！径向低倍试样,

进行截面热酸浸试验，结果如表1所示。试验结 果表明，低倍试片组织致密，符合标准要求。无明

收稿日期:2020 -04 -08作者简介:徐会文（1983 -），男，硕士，工程师，主要从事轨道交通

轮轴产品检测技术方面的研究和应用工作。

图2轮！截面低倍宏观形貌Figure 2 Macroscopic morphology of cm section41No. 5September 2020《大型铸锻件》HEAVY CASTINGANDFORGING图3基体夹杂(xlOO)Figure 3 Base metal inclusions ( X 100)图4 基体晶粒(X100)Figure 4 Base metai grain( X 100)图5裂纹腐蚀后形貌及脱碳区Figure 5 Morphology and decarburization zone

aftee crack ccrrosion对轮！基体组织分析可知，车轮组织为珠光

体+少量铁素体,晶粒度7.0级，见图3、图4。这

说明车轮的热处理状态正常，组织和纯净度符合

标准要求。1.2.2裂纹微观分析对缺陷处横截面观察可知，缺陷呈45。自外

而内延伸，尖角圆钝，带有分叉，内有氧化物填充,

边缘有少量细小氧化物颗粒，经4%硝酸酒精浸

蚀后，缺陷两端脱碳严重，组织为铁素体，如图5 所示。微观形态分析表明，缺陷为典型的锻造折 叠裂纹⑶。远离缺陷处的机加工表面可观察到

残留脱碳层约0.2 mm。422实验结果分析从图1中可以看出，发现的不连续性磁痕均 集中分布在车轮内！面的一段区域内。车轮锻轧

工序为:坯料加热一*■除鳞一*■‘粗一*■预成型一*冲孔

T轧制T整形，在此过程中，如果除鳞工序对坯料

下部的加热氧化皮未能完全清除干净，仍然有部 分氧化皮附着在坯料上，或者在‘粗、预成型时模

腔内已掉落的氧化皮未吹扫干净,在后序的‘粗 工序中这些残留的氧化皮在金属变形流动过程中

被压入到坯料基体中，与正常的表面金属会合在 一起形成锻造折叠裂纹，机械加工过程未能将这 些压入的氧化皮完全去除，以浅表面裂纹的形式 残存在车轮内網面。此类缺陷一般用肉眼难以发现，需要使用磁 粉、着色等无损检测方法检验才能显示出来⑷。

因此在磁探时才发现了相关车轮出现外！面裂纹

现象。3结论(1) 车轮低倍组织、微观组织、晶粒度合格, 热处理状态正常。(2) 车轮外侧轮！面缺陷磁痕为锻造折叠裂

纹，是生产中表面氧化皮清理不干净，在后续的锻 造过程中压入车轮基体中形成。(3) 车轮外侧轮！面非缺陷区有残留脱碳

层，原因为加工去除量不足。(4) 预防措施：1)在锻轧工序中加强除鳞环 节对钢坯上氧化皮的去除和模具中氧化皮的及时 清理，防止在‘粗、成型时将氧化皮压入轮坯表

面，形成折叠缺陷;2)增加对车轮轮網区域的磁 粉检测，一旦发现类似缺陷及时加工清除，确保能

及时发现不合格产品。参考文献[1] 王旭东.辐板辐周向裂纹原因分析[J].金属热 处理，2019, 44 (S1) : 164 - 168.[2] 闫峰.轨道车辆辗钢车轮制造技术[J].铁道机 车车辆工人，2012 (2) : 47 -49.[3]

淡婷，李晓光，何莎，等.紧固件折叠缺陷的开 裂失效典型案例分析[J].物理测试，2019, 37(4) : 39 -44.[4]

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