• <xmp id="4iqma"><bdo id="4iqma"></bdo>
  • 首頁 > 資料庫 >> 基礎知識 >> 實驗室
    • 碳素鋼缺陷


    •    發布時間:2009/11/25 12:48:58   關閉該頁

    • 碳素鋼缺陷

        碳素鋼缺陷(defect of carbon steel)
        碳素鋼在冶煉和軋制(鍛造)加工過程中,由于設備、工藝和操作等原因造成鋼的欠缺。主要包括結疤、裂紋、縮孔殘余、分層、白點、偏析、非金屬夾雜、疏松和帶狀組織等。
        結疤 鋼材表面未與基體焊合的金屬或非金屬疤塊。有的部分與基體相連,呈舌狀;有的與基體不連接,呈鱗片狀。后者有時在加工時脫落,形成凹坑。煉鋼(澆鑄)造成的結疤,疤下一般有肉眼可見的非金屬夾雜(1)。軋鋼造成的結疤一般稱軋疤,疤下一般僅有氧化鐵皮。
        煉鋼(澆鑄)造成結疤的主要原因有:(1)上鑄錠未采取防濺措施或下鑄錠開鑄過猛造成飛濺結疤。(2)下鑄錠保護渣性能不佳或模子不清潔、不干燥,造成鋼錠(連鑄坯)表面或皮下夾雜、氣泡和重皮。(3)模壁嚴重缺陷或鑄溫過高造成凸疤和粘模,經軋制或鍛壓加工演變為結疤。
        軋鋼方面造成結疤的原因有:(1)成品前某道()軋輥或導衛裝置缺陷或操作不當造成軋件凸包、耳子、劃疤,經再軋形成結疤。(2)鋼坯火焰清理清痕過陡或殘渣未除凈,外物落在鋼坯上被軋成結疤。
        結疤缺陷直接影響鋼材外觀質量和力學性能。在成品鋼材上不允許結疤存在。對結疤部位可進行磨修,磨修后鋼材尺寸應符合標準規定。為了減少和消除結疤,一是煉鋼、軋鋼要改進有關工藝和操作,二是對鋼坯表面缺陷部位進行重點清理或全面扒皮清理。
        裂紋 按裂紋形狀和形成原因有多種名稱,如拉裂、橫裂、裂縫、裂紋、發紋、炸裂(響裂)、脆裂(矯裂)、軋裂和剪裂等。從煉鋼、軋鋼到鋼材深加工幾乎每道工序都有造成裂紋的因素。
        (1)煉鋼方面。鋼中硫、磷含量高,鋼的強度、塑性低;鑄錠澆鑄(模鑄、連鑄)溫度過高,澆鑄速度過快,鑄流不正;鋼錠模、結晶器設計不合理;冷卻強度不足或冷卻不均,造成激冷層薄或局部應力過大;鋼錠模有嚴重缺陷或保溫帽安裝不良造成鋼錠凝固過程懸掛;保護渣性能不佳,模子潮和各種澆鑄操作不良都能造成鋼錠表面質量不佳,在鋼材上形成裂紋(2)。
        (2)軋鋼(鍛造)方面。鋼錠、鋼坯加熱溫度不均或過燒造成裂紋;高碳鋼加熱或冷卻過快,火焰清理或火焰切割鋼材溫度過低造成炸裂;鋼材矯直應力過大,矯直次數過多而又未進行適當熱處理時易產生矯裂;冷拔管、線鋼料熱處理不良或過酸洗造成裂紋;鋼件在藍脆區剪切易剪裂;焊接工藝不當造成焊縫或熱影響區裂紋。 


        裂紋直接影響鋼材的力學性能和耐腐蝕性能,成品鋼材不允許裂紋存在。對于裂紋可以進行磨修,磨修后鋼材尺寸應符合標準規定。為了防止或減少鋼材裂紋,一是要改進煉鋼、軋鋼和鋼材深加工及有關工序工藝操作;二是對鋼坯缺陷部位要進行重點清理,對重要用途鋼坯可以進行扒皮處理。
        縮孔殘余 鋼水凝固過程中,由于體積收縮,在鋼錠或連鑄坯心部未能得到充分填充而形成的管狀或分散孔洞。在熱加工前,因為切頭量過小或縮孔較深,造成切除不盡,其殘留部分稱為縮孔殘余(3)。 


        縮孔殘余分布在鋼錠上部中心處,并與鋼錠頂部貫通的叫一次縮孔。由于設計的鋼錠模細長或上小下大,在澆鑄凝固過程中,鋼錠截口以下錠中心仍有未凝固的鋼水,凝固后期不能充分填充,形成的孔洞叫二次縮孔。一次縮孔和二次縮孔有本質差別,前者只出現在鋼錠頭部,后者在鋼錠上、中、下部位都有可能出現。一次縮孔酸洗試片中心區域呈不規則的折皺裂縫或空洞。在其上或附近常伴有嚴重的夾渣、成分偏析和疏松。二次縮孔孔洞中或附近沒有夾渣,但有偏析生成碳物。一次縮孔殘余和空氣貫通的二次縮孔在軋制(鍛造)過程中不能焊合,與空氣隔絕的二次縮孔和連鑄坯縮孔在軋制時一般能夠焊合,不影響鋼材使用性能。
        縮孔殘余嚴重地破壞鋼材的連續性,是鋼材不允許存在的缺陷,軋制(鍛造)時必然在鋼坯上產生裂紋。為了防止縮孔的產生,要求正確設計鋼錠模和保溫帽尺寸,并采用性能優良的保護渣、保溫劑(發熱劑)和絕熱板,把縮孔控制在鋼錠頭部,以保證在開坯時切掉?刂茲茶T速度不要太快,溫度不要過高可以防止縮孔產生。
        分層 鋼材基體上出現的互不結合的兩層結構。分層一般都平行于壓力加工表面,在縱、橫向斷面低倍試片上均有黑線(4)。分層嚴重時有裂縫發生,在裂縫中往往有氧化鐵、非金屬夾雜和嚴重的偏析物質。 


        鎮靜鋼鋼錠的縮孔和沸騰鋼錠的氣囊及尾孔經軋制(鍛造)不能焊合產生分層。鋼中大型夾雜和嚴重成分偏析也能產生分層。分層是鋼材中不允許存在的缺陷,嚴重影響鋼材的使用。
        防止分層缺陷的措施有:(1)煉鋼方面,要凈化鋼質,減少偏析、縮孔、氣囊和大型非金屬夾雜,防止連鑄坯產生中間裂紋。(2)軋鋼方面,在鋼錠加熱時要嚴防內裂,初軋坯要切凈縮孔和尾孔。
        白點 在鋼材縱、橫斷面酸浸試片上,出現的不同長度無規則的發紋。它在橫向低倍試片上呈放射狀、同心圓或不規則分布,多距鋼件中心或與表面有一定距離。型鋼在橫向或縱向斷口上,呈圓形或橢圓形白亮點(5)。直徑一般為310mm。
        板鋼在縱向、橫向斷口上白點特征不明顯,而在z向斷口上呈現長條狀或橢圓狀白色斑點。采用斷口檢查白點時,最好把試樣先進行淬火和調質處理。
        鋼坯上出現白點,經壓力加工后可變形或延伸,壓下率較大時也能焊合。
        白點缺陷對鋼材力學性能(韌性和塑性)影響很大,當白點平面垂直方向受應力作用時,會導致鋼件突然斷裂。因此,鋼材不允許白點存在。 


        白點產生的原因,一般認為是鋼中氫含量偏高和組織應力共同作用的結果。奧氏體中溶解的氫,在冷卻相變過程中,其溶解度顯著降低,所析出的氫原子聚集在鋼材微孔中或晶間偏析區或夾雜物周圍,結合成氫分子,產生巨大局部壓力,當這種壓力與相變組織應力相結合超過鋼的強度時,則產生裂紋,形成白點。
        白點多在高碳鋼,馬氏體鋼和貝氏體鋼中出現。奧氏體鋼和低碳鐵素體鋼一般不出現白點。
        消除白點的措施主要是改進冶煉操作,采用真空處理,降低鋼水氫含量和采用鋼坯(鋼材)緩冷工藝。
        偏析 鋼材成分的嚴重不均勻(6)。這種現象不僅包括常見的元素(如碳、錳、硅、硫、磷)分布的不均勻性,還包括氣體和非金屬夾雜分布的不均勻性。 


        偏析產生的原因是鋼水在凝固過程中,由于選分結晶造成的。首先結晶出來的晶核純度較高,雜質遺留在后結晶的鋼水中。因此,結晶前沿的鋼水為碳、硫、磷等雜質富集。隨著溫度降低,雜質凝固在樹枝晶間,或形成不同程度的偏析帶。此外,隨著溫度降低,氣體在鋼水中溶解度下降,在結晶前沿析出并形成氣泡上浮,富集雜質的鋼水沿上山軌跡形成條狀偏析帶。由于偏析在鋼錠上出現部位不同和在低倍試片上表現出形式各異,偏析可分為方形偏析、V、形偏析、點狀偏析、中心偏析和晶間偏析等。
        另外,脫氧合金化工藝操作不當,可以造成嚴重的成分不均。保護渣卷入到鋼水中造成局部增碳。這些因素使鋼材產生偏析的程度往往超過由于選分結晶造成的偏析。
        偏析影響鋼材的力學性能和耐蝕性能。嚴重偏析可能造成鋼材脆斷,冷加工時還會損壞機械,故超過允許級別的偏析是不允許存在的。
        偏析程度往往與錠型、鋼種、冶煉操作和澆鑄條件有關。合金元素、雜質和氣體的偏析,隨澆鑄溫度升高和澆鑄速度加快,偏析程度愈嚴重。連鑄鋼采用電磁攪拌可以減輕偏析程度。另外,增加鋼水潔凈度是減輕偏析的重要措施。
        非金屬夾雜 鋼中含有與基體金屬成分不同的非金屬物質(7)。它破壞了金屬基體的連續性和各向同性性能。 


        按非金屬夾雜的來源可分為內生夾雜、外來夾雜及兩者混合物。內生夾雜是由脫氧和結晶時進行的各種物理化學反應形成的,主要是鋼中氧、硫、氮同其他成分間的反應產物,如Al2O3等。內生夾雜的特點是顆粒小,在鋼內分布均勻,它與脫氧方法和化學成分有密切關系。外來夾雜是指鋼中混入耐火材料、爐渣、鋼包渣和模內保護渣等外來物質。外來夾雜的特點是尺寸大,成分結構復雜,分布不規則,具有很大的偶然性?諝鈱︿撍亩窝趸瘯纬赏鈦韸A雜。在煉鋼過程中,外來夾雜與內生夾雜往往會形成兩者的混合物,具有兩者的共同特點,使檢驗者難以分辨其來源。非金屬夾雜按顆粒大小可分為亞顯微、顯微和大顆粒夾雜三種,其顆粒尺寸分別為<1μm、1100μm>100μm。大顆粒夾雜往往出現在鋼錠沉淀晶區和皮下位置。連鑄鋼上弧區有時也發現大顆粒夾雜。
        按非金屬夾雜本身性質,可以分為塑性夾雜和脆性夾雜兩種。塑性夾雜在熱加工過程中,隨金屬一起發生變形,如MnS;而脆性夾雜,隨熱加工金屬的變彤發生破碎,如Al2O3。當非金屬夾雜熔點特別高時,在鋼中一生成就以固態形式存在,這類非金屬夾雜物在熱加工時既不變形,也不破碎,保持其原來形狀,如TiN。對于熔點很低的夾雜,從最后結晶母液中排除,此時多沿初生奧氏體晶界呈網狀薄膜析出,如FeS。
        鋼中非金屬夾雜對鋼材的強度、伸長率、韌性和疲勞強度有不同程度的影響。按使用要求,根據中國國家非金屬夾雜標準評定鋼材夾雜級別。鋼材中不允許存在嚴重危害鋼材性能的大顆粒夾雜。
        保證出鋼和澆鑄系統清潔,采用吹氬、渣洗、噴粉、真空處理等爐外精煉措施及保護澆鑄措施,可以減少鋼中非金屬夾雜。
        疏松 鋼材截面熱酸蝕試片上組織不致密的現象(8)。在鋼材橫斷面熱酸蝕試片上,存在許多孔隙和小黑點子,呈現組織不致密現象,當這些孔隙和小黑點子分布在整個試片上時叫一股疏松,集中分布在中心的叫做中心疏松。在縱向熱酸蝕試片上,疏松表現為不同長度的條紋,但仔細觀察或用810倍放大鏡觀察,條紋沒有深度。用掃描電子顯微鏡觀察孔隙或條紋,可以發現樹枝晶末梢有金屬結晶的自由表面特征。 


        疏松的成因與鋼水冷凝收縮和選分結晶有關。鋼水在結晶時,先結晶的樹枝晶晶軸比較純凈,而枝晶問富集偏析元素、氣體、非金屬夾雜和少量未凝固的鋼水,最后凝固時,不能夠全部充滿枝晶間,因而形成一些細小微孔。
        鋼材在熱加工過程中,疏松可大大改善,但當鋼錠疏松嚴重時,壓縮比不足或孔型設計不當時,熱加工后疏松還會存在。嚴重的疏松視為鋼材缺陷,當疏松嚴重時,鋼材的力學性能會受到一定影響。但根據鋼材使用要求,可以按標準圖片評定鋼材疏松級別。
        采用提高鋼水純凈度、加快冷卻速度、連鑄用電磁攪拌和減少枝晶等措施,可以減少疏松。
        帶狀組織 熱加工后的低碳結構鋼,其顯微組織鐵素體和珠光體沿軋向平行排列,呈帶狀分布,形成鋼材帶狀組織(9)。 


        帶狀組織形成的機制一般有3種:(1)通常,在低碳鋼中,當樹枝晶間富集磷、硫等雜質,鋼材經熱加工后,非金屬夾雜被拉長。如硫化物,而奧氏體在冷卻過程中先共析鐵素體沿硫化物夾雜形核和長大,形成鐵素體條帶。同時,鐵素體形成時向鐵素體條帶兩側排碳,也形成了珠光體條帶。(2)當低碳鋼中含錳較高時,先凝固的樹枝晶晶干成分較純,形成鐵素體條帶。而枝晶間含錳、碳、硫、磷等雜質,而且鐵素體條帶也向枝晶間排碳,形成珠光體條帶。(3)當熱加工終軋溫度較低時,在雙相區軋制也能形成帶狀組織。
        帶狀組織實質上是鋼材組織不均勻的一種表現,影響鋼材性能,產生備向異性。帶狀組織降低鋼材塑性、沖擊韌性和斷面收縮率,特別是對橫向力學性能影響較大。
        根據鋼材的使用要求,可以按中國國家帶狀組織評級標準圖片來評定鋼材帶狀組織的級別。
        降低鋼中夾雜和樹枝晶成分偏析是減輕鋼中帶狀組織的主要措施。

       

       

      窗體頂端

            

      窗體底端


    圖片資料
    微電腦自動數粒儀的計數原理介紹
    微電腦自動數粒儀的計

    投訴熱線:18998451391 服務熱線:020-36524390 版權所有:儀器儀表之家 技術支持:廣州眾成網絡有限公司 粵ICP備14056623號

    久草影院2018精品视频在线观看