钢的锭型偏析对机械性能的影响

平均ｌ
—２４０—
表３
取惮部位
ｌ
００．２（Ｎ／ｒａｍ２） ８９５
９１０
ａｂ（Ｎ／ｒａｍ２）
１０２０
８５（％） １６ １７ １６ １７ １０４５ １６
止（％）
５９
ａｋ（Ｊ／ｃｍ２）
１１
ＨＲＣ ３４．５ ３５．５
３５．５
９
２
１０４０
６０
１０７
１
３４．５ ３４．５ ３５．５ ３５
３４ ３５
框带上
３
９４５
１０８０
工艺１２
钢的锭型偏析对机械性能的影响
上海柴油机股份有限公司 丹东５１８内燃机配件总厂 李光瑾张龙兵 姜全会周长义
现代炼钢技术的进步及钢产品牌号与规格的多样化，给机械零件制造用钢提供了更多地 选择余地，但钢产品中的某些缺陷的存在，可能会给机械零件的可靠性留下隐患。较大直径的 钢锻材中存在锭型偏析是不可避免地一种现象，在正确认识与评价钢的锭型偏析对机械性能 的影响时，通常有一些定性的说法，缺乏定量的研究，曾因遇到数百吨钢材因锭型偏析而发生 质量异议，迫使我们针对４２ＣｒＭｏＡ９１７０直径的锻钢锭型偏析进行试验与研究。 １锭型偏析的产生与特征 近两年我国钢铁产量连续居世界第一位，钢产量以转炉钢为主，平炉炼钢已大幅度下降， 而电弧炉炼钢、电渣重熔炼钢、感应电炉炼钢等特殊炼钢方法，辅之以炉外钢包精炼，真空脱 气，使高品质的钢产品得以源源而来。钢炼成后，浇注方式对钢的组织与性能有很大的影响。 １．１铸锭法 铸锭有上注和底注两种，一般特殊钢厂均采用底注法，两种铸锭法所得钢锭质量相差极 大。过去的上注法，疏松杂质几乎集中在钢锭上部，成材率仅为４１％，而底注法成材率近９０％。 作为可避免铸锭缺陷的高效节能铸坯方法，连铸技术已迅速发展，９６年我国钢产量的５３．７％ 为连铸产品，但产品规格不多，预计２０００年连铸钢产品将达８０％。 铸锭有着固有的结晶程序与规律，近代钢铁结晶学理论正是建立在铸锭结晶学之上，同时 铸锭有着不可避免的固有缺陷，锭型偏析就是其一。 １．２锭型偏析的产生与特征 钢中常见的缺陷有疏松、夹杂、皮下气泡、白点、翻皮、晶间裂纹、偏析等，其中偏析又有点 状和锭型偏析等类型。锭型偏析的命名，是因为该种偏析的产生与锭模型式和铸锭结晶有关。 据了解，我国目前５ｔ以下钢锭基本锭型为正方形或矩形截面（再大的为八角形），因此锭型偏 析又有方形偏析之称。在锭模中钢水的结晶，靠锭模的边缘形成垂直锭模的为柱状晶区，钢锭 的中心为等轴晶区，两个晶区的交界处，极易形成成份偏析与 杂质的聚集，组织上也易形成倾斜树枝晶区，这些缺陷易形成 一个与锭模截面形状相似的框带。在横向低倍检查时，该框带 酸浸后腐蚀较深，由暗点与微小空隙组成。评定锭型偏析的程 度，主要依据框带的宽度及其上组织的疏松程度，也有观点认 为主要依据腐蚀程度和框带闭合程度。
０．０１１ ７
框带上
０３ ０４
平均
１
２
０．４５８
０
４４
０．３１ ０．３０ ０．３２
Ｏ．３０
８
１．１６ １．１３ １．１６ １．１５ １．１
５
０．４４
０．４３ ０．４４
０．１１５ ０．１２１ ０．１１７
０
框带外
３ ４
０．２１ ０．２０ ０．２０５ ０．２０ ０．２１
０．２１
０．０１２０
０ ０
７６ ７６８
ａｋ（Ｊ／ｃｍ２）Ｄ ｉ０５ １０８ １】３
１
ＨＲＣ ３５．５ ３６ ３６ ３６ ３６ ３７ 【３５ ３５ ３５，５
３５．５ ３５，５
２
框带上
３ ４
５６ ５９
５８．５
２１
３６
平均
１
２
１６ １６ １６ １７
１６ １
１１１．８ １２０ １１０ １２０ １２０ ｎ７．５
１０４
６０ ５８
５９
３５ ３５．５ ３５．５ ３５．５ ３６ ３７ ３５ ３５．５ ３６ ３５ ３５ ３５
０１ ３０ ０１２３
０．００５６ ０．００５６ ０．００５６ ０．００５６
０．００５６
平均
ｌｌ １２
０．４３７ ０．４７ ０．４２
０．４６
０．３０８ ０．３２
０ ３０
１１８
０．７７
０．１１２ ０．１１３ ０．１２Ｉ ０．１２５ ０．１１８
１．１６ １．１３ １．１７
０．０１２６ ０．０１１４ ０．０１４２ ０．０１３５ ０．０１２９
１．１４
ＭＯ
０．２０ ０．２１ ０．２０ ０．２０ ０．２０２
０．２ｌ ０．２０
Ｐ
０．０１ ２３
Ｓ ０．０（１５５ ０．００５６ ０．００５６ ０．００５６ ０．００５６ ０．００５６ ０．００５６
０．００１¨ ０．０１２６ ０．０１２３ ０．０１２５
取样部位
Ｉ
ｄ０．２（Ｎ／ｒａｍ２） ９４５ ９４０ ９７０ ９６０ ９５３．８ ９４５ ９９０ ９６０ ９５５ ９６２．５ ９４５ ９５０ ９５０ ９５０ ９４８．８
ｄｂ（Ｎ／ｒａｍ２） １０６０ １０５０ １０８０ １０８０ １０６７．５
１０７０
８５（％）
１７ １ ６ １ ５ １６
啮（％）
６０ ５９
＋９．５２
（下转第２３０页）
２４ｌ
２
４２ＣｒＭｏＡ钢锻材锭型偏析对性能的影响 ＋１７０直径的４２ＣｒＭｏＡ钢锻材，系５０ｔ电弧炉冶炼一炉
外钢包精炼，铸成３ｔ锭型，再经８５０型轧机开坯至２２０×２２０
图１
—２３９
方后，锤锻成十为１７０规格锻材，钢材的锻压比～１ 横向低倍检查锭型偏析如图１所示。 ２．１框带内外不同区域化学成份比较（ｗｔ％）
１２４９ １２５９．５ １２５８
１
１３
８６ ９１．５ ７６ ８２
７９
３７８
平均
１
１３
５３ ５２
５３
ｌ ４
３７６
框带内
２
２５４
１４
３６８
平均
１２５６
１４
５２．５
２．２．３机械性能数据对比 以锭型偏析框带内的性能为基准，对比框带外和框带上的性能高低趋势见表５：（‰） 表５
数据来源 取样部位 框带上 表二 框带外 表三 框带上 框带上 表四 框带外
２。
表１
分析部位
０１ ０２ Ｃ
０．４５
ＩＶｉｎ ０．７５ ０．７６ ０．７５ ０．７６ ０．７５５
０．７７ ０．７５ ０ ０ ０ ７７
Ｓｌ ０．３０ ０．３０
０．３０ ０．３０ Ｏ．３０
Ｃｕ ０．１１ ３ ０．１１３ ０．１１ ７ ０．１１６ ０．１１５
０．１１
Ｃｒ １．１４ １．１５ １．１２ １．１５
１０９０
１０７０ １０７０ １
框带外
３ ４
６０
５９．３
平均
１
０７５
６．３
１０５０ １０６０ １０６０ １０８０ １０７１．３
】７ 】６
５９ ５８
５７
３５．５ ３６ ３６
３４
２
１３５ １０８ １２４ １２２．８
３４．５ ３５
框带内
３
４
１６ １５ １６
３４ ３４．５ ３５．５
３４ ３４
５７ ５７．８
３５
０．７４
０．７９
框带内
２３ ４４
０．３１ ０．３２ ０．３１
０．４６ ，０．４５３
０．７８
０．７７
１．１８ １．１６
０．２１ ０．２０８
０．００５６ ０．００５６
，平均
注：化学成份分析由Ｂａｒｄ直读光谱测得。
２．２框带内外不同区域纵向取样力学性能比较 为了了解框带内外的力学性能差异，分别在上柴公司和丹东５１８内燃机配件总厂进行了 纵向取样，经过热处理后进行力学性能测试。取样直径为÷２５（或２５×２５），取样按ＧＢ２９７５规 定进行。 ２．２．１上柴公司试验数据 试样经盐浴炉８６０。Ｃ保温２５ｒａｉｎ，淬轻柴油冷透，６００‘Ｃ硝盐浴炉回火，保温７０ ｍｉｎ后空 冷，两批试样力学性能如表２和表３： 表２
３．８５ ＋２．７９ —７
１４ ｏｏ．２
ａｂ —３．５５ ＋３．４５ ＋４．７６ —１０．３５
８５
Ｏ
啦 ＋１２．１１ ＋２５ ９５ ——８．７４ —８５
７
ａｋ —８５．８２ —４３．１６ —１４２．３ —１０１．２７ ＋１ ５８．２３
＋５．２７ ＋】．４４ ＋５．４ 一１．２８
＋１８．７５ —３１．３ 一１４２．８５
１０４０
５６
２９
４
９１０
５９
１１６ ５８．５
１３７
３５ ３５
３５
５
平均 框带内
１ ９２０
９１５
１６．５ ５９
１１７．５ ３３
３３
１０５０
３３．５
２．２．２丹东５１ ８厂试验数据 试样经ＲＪＸ一６０加热至８６０Ｃ保温５０ｍｉｎ，淬机油冷透．再由ＲＪｘ一７５ 回火油冷，力学性能见表４： 表４
取佯部位
１ ａｏ．２（Ｎ／ｍｍ２） １１３８
１１９７
５６０
Ｃ保温７０ｒａｉｎ
ａｂ（Ｎ／ｒａｍ２） １２３３
１
８５（％）
１２
山（％）
４８ ４８ ４８ ５３
５３
ａｋ（Ｊ／ｃｍ２）
７１
７１
ＨＢ ３７８ ３８３
框带上
２
２５３
１２
平均
１
１１６７．５
１２４３
１２７０
１２
７１
１７６
１３
９７
３６１
框带外
２
１】５３ １１６４．５ １１ ６５ １１７３ １１６９