G50鋼是我國自行設計的一種不含鈷的低合金鋼，因其具有高強度高韌性的特點，常用于航空航天、智能彈藥等軍事領域，冶煉工藝一般為真空感應＋電渣重熔。我公司某型號航天產品用G50鋼在進廠驗收中，發現鋼材低倍試片上存在大量暗黑色斑點，且沿半徑方向呈放射狀分布，經對照ASTM A604標準判定為徑向偏析。
為了探究徑向偏析對鋼材力學性能的影響，對原材料鋼材取樣進行了低倍試驗，熱處理后分別進行了力學性能試驗及金相組織分析。鋼材熱處理工藝為：900～930℃正火，660～700℃退火，860～900℃油冷淬火，250～350℃空冷回火。
1.理化檢驗
（1）宏觀檢驗
某型號航天產品用G50鋼在橫截面低倍組織上發現大量黑色斑點，且沿半徑方向呈發散狀分布，如圖1所示，依據ASTMA604《自耗電極再溶化鋼棒與鋼坯的宏觀腐蝕試驗方法》評定為徑向偏析C級。
圖1 G50低倍組織
（2）力學性能試驗
分別在未發現徑向偏析與發現徑向偏析的鋼材上取拉伸試樣與沖擊試樣進行力學性能試驗，依據GB/T 228.1—2010在電子萬能試驗機上進行拉伸試驗，依據GB/T 229—2007在擺錘試驗機上進行沖擊試驗；試驗結果見表1，表2。
表1 未發現徑向的偏析鋼材力學性能
試樣 | Rm | Rp0.2 | A | Z | K-u2 |
1 | 1772 | 1449 | 11.5 | 47 | 65 |
2 | 1763 | 1438 | 11.0 | 46 | 66 |
3 | 1756 | 1436 | 12.0 | 48 | 70 |
4 | 1774 | 1440 | 11.5 | 47 | 68 |
表2 發現徑向偏析的鋼材力學性能
試樣 | Rm | Rp0.2 | A | Z | K-u2 |
1 | 1772 | 1452 | 12.0 | 48 | 62 |
2 | 1766 | 1443 | 11.5 | 49 | 63 |
3 | 1769 | 1444 | 11.0 | 48 | 64 |
4 | 1769 | 1446 | 11.5 | 47 | 66 |
由未發現徑向偏析與發現徑向偏析的鋼材的力學性能試驗結果表明，徑向偏析對G50鋼材的力學性能影響不大，其中沖擊吸收功略有降低，但均滿足產品性能指標要求。
（3）金相檢驗
在鋼材徑向偏析處取金相試樣，磨制、光后，用4%硝酸酒精對試樣進行侵蝕，在光學顯微鏡下觀察其組織形貌，如圖2所示。
圖2 組織形貌（500×）
可見鋼材徑向偏析處組織為正常的回火索氏體組織，滿足材料的組織要求。
2.分析與討論
由試驗結果得知，徑向偏析對G50鋼材的力學性能影響不大，徑向偏析處組織為正常的回火索氏體組織，其中沖擊吸收功略有降低，但均滿足產品的各項技術要求。
偏析是金屬內各個區域內化學成分或組織不均勻分布造成的結果，徑向偏析為聚集的碳化物或雜質造成，近似于GB/T 1979—2001《結構鋼低倍組織缺陷評級圖》中的點狀偏析，點狀偏析是鋼液在結晶過程中產生的成分偏析，具有點狀偏析的鋼材容易在偏析斑點處產生應力集中導致疲勞失效。
由于本航天產品為一次性使用產品，使用過程中不會受到連續、反復載荷，可以忽略疲勞對產品的影響。
3.結語
（1）徑向偏析對G50鋼材的力學性能影響不大，但對鋼材的疲勞性能有一定的影響。
（2）由于本產品是一次性使用產品，可以忽略疲勞對產品的影響，因此可判定產品合格。
（3）提醒廠家嚴格注意后續鋼材質量，加強過程監控，杜絕各類缺陷出現。
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