从微观形貌探索钢中白点与夹杂物和偏析的关系

机械工程材料 2016-12-02 19:59

白点是钢中一种不允许存在的内部裂纹缺陷,它的存在将大大降低钢的力学性能,破坏钢材的连续性,使钢的塑性降低,具有极大的危害。 本文详细介绍了几种白点在'...

白点是钢中一种不允许存在的内部裂纹缺陷,它的存在将大大降低钢的力学性能,破坏钢材的连续性,使钢的塑性降低,具有极大的危害。

本文详细介绍了几种白点在不同状态下的微观特征及白点与夹杂物或是碳化物偏析的关系,为白点的准确定性提供微观理论依据。

试验小档案:

试验方法:低倍试验采用浓盐酸热酸浸方法。

试验材料:模具钢NAK80、结构钢22CrMoH、模具钢5CrNiMo。

试验仪器:扫描电子显微镜、能谱仪。

钢中白点实际观察记录

1钢种NAK80锻制模块预硬态白点

规 格:厚度370mm、宽度400mm、长度3000mm

工艺路线:转炉/电炉/中频炉→LF精炼炉→VD真空脱气 +连铸电极坯→缓冷→电渣重熔→缓冷退火或红送→锻钢加热→锻制成品→退火→探伤、精整→预硬化→精整、检验、入库。

图1(a)断口形貌

图1(b) 断口上的圆形斑点形貌

图1(c)冰糖状断口形貌

图1(d) 碎条状断口形貌

图1(e) 混合断口形貌

图1(f) 自由表面及气蚀小孔形貌

图1(g)基体解理断口形貌

图1NAK80预硬态白点断口形貌

2钢种22CrMoH热轧态白点

规 格:直径φ160mm

工艺路线:转炉/电炉+LF精炼炉+RH/VD真空脱气 →连铸→加热、开坯、轧制成材→缓冷→精整→检查→包装入库。

图2(a)断口形貌

图2(b)断口上的长条斑点形貌

图2(c) 准解理颗粒状形貌

图2(d) 斑点处夹杂物形貌

图2(e)解理花样形貌

图2 22CrMoH热轧态白点断口形貌

3钢种5CrNiMo调质态白点

规 格:厚度355mm、宽度505mm、长度2500mm

工艺路线:转炉→LF 精炼炉→VD真空脱气→模铸→红转→加热→锻造→退火→光面探伤→粗加工→调质→探伤→检验→精整→包装→入库。

图3(a)圆形斑点形貌

图3(b)浮云状断口形貌

图3(c)蛀道花样形

图3(d) 夹杂物形貌

图3(e)过渡区小韧窝形貌

图3(f)解理花样形貌

图3 5CrNiMo调质态白点断口形貌

4 钢种5CrNiMo退火态白点

规 格:厚度455mm、宽度805mm、长度2850mm

工艺路线:转炉→LF 精炼炉→VD真空脱气→模铸→红转→加热→锻造→退火→光面探伤→粗加工→调质→探伤→检验→精整→包装→入库。

图4(a)断口上的椭圆形斑点形貌

图4(b)碎条状断口形貌

图4(c)夹杂物和碳化物形貌

图4 5CrNiMo退火态白点断口形貌

分析与总结

通过对上述微观形貌的分析,我们可以得出如下结论:

1.不同钢种钢材在热轧态、退火态、预硬态的白点形貌多为碎条状、羽毛状准解理特征;钢种5CrNiMo调质处理后白点具有独特的形貌,为浮云状和蛀道花样。

2.不同钢种热轧态、退火态、预硬态的白点为脆性裂纹,钢种5CrNiMo调质处理后为韧性裂纹。

3.对白点敏感的钢种,白点区不易发现夹杂物和碳化物的偏析。但夹杂物或碳化物偏析的存在促进了钢产生白点的可能性,而在夹杂物或是碳化物偏析区氢含量与产生白点的关系还有待于继续研究。

4.生产中除了通过合理的工艺降低氢含量外,应尽量降低夹杂物含量,减少偏析程度,避免大的夹杂物和碳化物产生,使钢中的夹杂物和碳化物细小、弥散分布对避免白点的形成是有利的。

选自:《理化检验-物理分册》 Vol.52 2016.11

作者:郭立波,工程师,东北特钢集团

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