带状偏析

碳化物带状偏析

碳化物带状偏析是国产H13钢普遍存在的质量问题,其形成 原因是由于碳和合金元素沿锻轧方向的偏析所引起。在钢 锭冷却时,钢液中分配系数小于1的合金元素和杂质元素不断 从树枝晶析出,因而这类元素在树枝晶间区域的浓度明显高 于树枝晶内的浓度。由于这种微观结晶偏析,在枝晶间最后 凝固的部分富集着碳和合金元素,凝固后形成大量的碳化物, 在锻轧过程中它逐步沿热加工方向延伸成带状。碳元素分 布越不均匀,带状偏析越严重。带状偏析对H13钢芯棒的使 用性能有很大影响。由于带状组织相邻带的显微组织不同, 淬回火后在带之间会产生应力集中。带状偏析的存在会造 成钢材的冲击韧性,塑性和断裂韧性等降低,并具有明显的各 向异性,而且碳化物集聚区域(高碳马氏体区)最易成为疲劳 裂纹源。因此,对芯棒材料要严格控制碳化物带状偏析。
图（c）所示，固-液界面前沿过冷度又相对增大。
图（d)中枝晶继续成长将与邻近的枝晶连接在一起，形 成平滑界面；固-液界面推进又会引起固-液界面的过冷 度下降。
图（e）和 图（f）所示，结晶前沿的成长又会出现 新的停滞。如此重复，在逐渐断面可能会出现数条 带状偏析。
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图（g）所示，当固-液界面过冷度降低，固-液界面 推进受到溶质偏析的阻碍时，由于界面前方的过冷度 较大，从侧壁上可能产生新的晶粒并继续长大，从前 方横切溶质农化带，也能形成带状偏析。
带状偏析的定义：
区域偏析的一种特殊形式，指铸锭中某 些局部区域的化学成分与其周围区域存 在差异的现象。钢锭中的带状偏析按其 分布特征，可分为Λ型偏析（倒V型偏 析）和V型偏析两种
带状偏析常出现在铸锭或厚壁铸件中，有时
是连续的，有时则是间断的，偏析的带状总 是和液-固界面相平行。 带状偏析的形成是由于固-液界面前沿液相中 存在溶质富集层且晶体生长速度发生变化的 缘故。 带状偏析成因：
溶质再分配＋成分过冷
图（a)中的固-液界面，在液体金属中的溶质扩散速率低于固体 的生长速率时，产生溶质偏析（富集），固-液界面处的实际过 冷度将下降。
图（b)由于固-液界面的过冷降低，固体生长受到限制，晶体在 固-液界面前方过冷度较大的部位优先生长，并且长出分枝，成 为树枝状，溶质含量高的金属液将被树枝晶捕捉（包围），在固 -液界面其钠盐的溶质浓度降低。
碳化物带状偏析
严重的碳化物带状偏析,仅用一般的奥氏体均匀化
退火或正火无法消除,必须加热到更高温度进行均 匀化处理才能改善和消除。 但温度过高,时间过长,氧化会很严重。本文通过热 处理试验,摸索了合理的H13钢高温均匀化退火工 艺,以便更好地指导生产。
低碳合金钢

低碳合金钢(包括渗碳钢)中的带状组织是指沿钢材轧制 方向形成的,以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的 带彼此堆叠而成的组织形态。混晶组织是指在热处理加 热奥氏体化后获得了大小相差悬殊,粗细晶粒共存的组织 形态。它们都是经常出现的钢材的缺陷性组织。 由于我国的一些机械制造企业,对这种缺陷性组织的危害 认识不足,材料入厂对其未作检查,而在产品加工过程中 或制成后,因带状组织超标、混晶组织严重,满足不了用 户要求时,在对热处理能否消除这种组织缺乏理性认识的 情况下,要求热处理部门予以解决,并要求设备制造工厂 带有消除或改善这种组织功能的预先热处理设备,常因达 不到要求而发生纠纷。