滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6低倍夾雜缺陷的分析研究

王守文楊麗(北滿特鋼有限責(zé)任公司，161041黑龍江)

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滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6低倍夾雜缺陷的分析研究

王守文楊麗
(北滿特鋼有限責(zé)任公司，161041黑龍江)

摘要:采取低倍、高倍檢測(cè)以及掃描電鏡對(duì)滲碳齒輪用鋼18CrNiMo7-6低倍夾雜缺陷進(jìn)行成分分析，判定夾雜主要成分是Al2O3。產(chǎn)生夾雜的原因是較多的脫氧產(chǎn)物沒有來得及上浮，形成夾雜物留在鋼液中。通過對(duì)冶煉過程用鋁量分析，在噸鋼用鋁量一定的前提下，提高沉淀脫氧用鋁量，降低擴(kuò)散脫氧用鋁量，可減少夾雜物的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞:低倍夾雜;掃描電鏡; Al2O3夾雜;沉淀脫氧;擴(kuò)散脫氧

滲碳齒輪用鋼18CrNiMo7-6是一種表面硬化鋼，具有高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于礦山、運(yùn)輸、機(jī)車牽引、起重和內(nèi)電等工業(yè)領(lǐng)域［1］。

某廠生產(chǎn)的18CrNiMo7-6鋼大批量地出現(xiàn)低倍夾雜物，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量以及市場(chǎng)信譽(yù)。針對(duì)產(chǎn)品有缺陷的部位，采取低倍、高倍和掃描電鏡等方式進(jìn)行分析研究。

1　 18　CrNiMo7　-6　鋼標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分

18CrNiMo7-6鋼標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分見表1。

2　工藝

2．1工藝路線

電爐冶煉→LF精煉→VD真空→澆注→緩冷坑緩冷→鋼錠加熱→鍛造→鍛后退火→無損檢測(cè)→檢驗(yàn)、檢查→交貨。

2．2工藝過程

2．2．1裝料

生鐵或鐵水的量大于鋼鐵料總量的30%。

表1　化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1　Chemical composition ( mass fraction，%)

2．2．2初煉

P≤0．010%，T＞1 580℃時(shí)出鋼。

2．2．3精煉

盡快造好白色泡沫渣，且白渣保持時(shí)間大于20 min。當(dāng)［S］≤0．010%，溫度≥1 650℃時(shí)抽真空。

2．2．4 VD

逐級(jí)開啟真空泵，真空度達(dá)到67 Pa，保持15 min以上，放散。

2．2．5澆注

嚴(yán)格控制注溫注速，嚴(yán)禁在澆注1/3之后調(diào)整流速。

3　缺陷分布

從低倍試片上觀察夾雜物的分布，發(fā)現(xiàn)顆粒大而多、排列無規(guī)律，而且發(fā)生夾雜的部位也不固定，有的出現(xiàn)在鋼錠頭部，有的在尾部，有的在中間。

4　缺陷分析

雖然鍛造過程會(huì)使鑄態(tài)組織的夾雜缺陷聚集［2］，但如此大批量的產(chǎn)生缺陷，初步確認(rèn)為冶煉過程，主要是脫氧過程出現(xiàn)問題。

4．1低倍檢測(cè)分析

夾雜缺陷分析狀況如圖1、圖2所示。

從圖1和圖2中可看出，低倍試片中除夾雜物外，無一般疏松等其它低倍缺陷，夾雜物分布范圍較大，有的彌散分布，有的聚集分布，夾雜物邊緣與基體有尖角。

4．2高倍檢測(cè)分析

高倍檢測(cè)情況如圖3、圖4所示。

從圖3和圖4可看出，夾雜顆粒尺寸大，有尖角并嵌入基體。

4．3掃描電鏡檢測(cè)分析

圖1　多點(diǎn)分布的夾雜缺陷Figure 1　 Multipoint distributed inclusion

圖2　單點(diǎn)分布的夾雜缺陷Figure 2　One-point distributed inclusion

圖3　多點(diǎn)分布夾雜的高倍檢測(cè)圖片(×100)Figure 3　 Microscopic photo of multipoint distributed inclusion (×100)

圖4　單點(diǎn)分布夾雜的高倍檢測(cè)圖片(×100)Figure 4　 Microscopic photo of one-point distributed inclusion (×100)

多點(diǎn)分布夾雜的掃描電鏡結(jié)果如圖5和表2所示。

單點(diǎn)分布夾雜的掃描電鏡結(jié)果如圖6和表3所示。

從掃描電鏡結(jié)果可以看出，除基體含量外，缺陷中氧所占比例平均為54．55%，鋁為32．66%，鎂為4．01%，鈣為3．74%，硅為1．02%，錳為0．82%，鐵為2．67%。從夾雜物的組成判斷，此夾雜物主要是由氧和鋁組成，且氧和鋁的比例接近3∶2，由此確定夾雜物的主要組成是Al2O3。

4．4冶煉過程參數(shù)分析

圖5　多點(diǎn)分布夾雜的掃描電鏡照片F(xiàn)igure 5　 Scanning electron micrograph of multipoint distributed inclusion

圖6　單點(diǎn)分布夾雜的掃描電鏡照片F(xiàn)igure 6　Scanning electron micrograph of one-point distributed inclusion

本廠生產(chǎn)的45爐18CrNiMo7-6鋼有6爐鋼產(chǎn)生夾雜缺陷，39爐沒有產(chǎn)生夾雜缺陷。

( 1)脫氧時(shí)機(jī)

這45爐鋼采用兩種工藝生產(chǎn)，一種是在初煉出鋼過程不加鋁錠，到精煉位喂Al線;另一種是在初煉出鋼過程加鋁錠脫氧，到精煉位后，視鋼中鋁含量情況，少量補(bǔ)喂Al線。分析39爐沒有產(chǎn)生夾雜缺陷的生產(chǎn)過程，17爐采用前一種工藝，22爐采用后一種工藝。產(chǎn)生夾雜缺陷的6爐鋼中，4爐采用前一種工藝，2爐采用后一種工藝。說明產(chǎn)生夾雜缺陷與Al的加入時(shí)機(jī)關(guān)系不大，但有一點(diǎn)可以確定，越早使用鋁脫氧對(duì)鋼液的純凈度越有利。

( 2)精煉過程鋁成分分析

產(chǎn)生夾雜缺陷的爐號(hào)，沉淀脫氧用鋁量、擴(kuò)散脫氧用鋁量與噸鋼用鋁量的關(guān)系見表4和表5。

表2　多點(diǎn)分布夾雜的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 2　Chemical composition of multipoint distributed inclusion ( mass fraction，%)

表3　單點(diǎn)分布夾雜的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 3　Chemical composition of one-point distributed inclusion ( mass fraction，%)

表4　產(chǎn)生夾雜缺陷爐號(hào)的用鋁量Table 4　The Al content in different furnaces which appeared inclusions

從表4和表5可以看出，產(chǎn)生夾雜缺陷與未產(chǎn)生夾雜缺陷的用鋁量對(duì)比，未產(chǎn)生夾雜的沉淀脫氧用鋁量相對(duì)偏高，擴(kuò)散脫氧用鋁量相對(duì)偏低，總用鋁量相差不多。

6　結(jié)論

( 1)夾雜物缺陷的主要成分是Al2O3。

( 2)脫氧時(shí)機(jī)與是否發(fā)生夾雜缺陷關(guān)系不

表5　未產(chǎn)生夾雜缺陷爐號(hào)的用鋁量Table 5　The Al content of different furnaces without inclusions

大。

( 3)在噸鋼用鋁量一定的前提下，提高沉淀脫氧用鋁量，降低擴(kuò)散脫氧用鋁量，有利于消除Al2O3夾雜缺陷。

( 4)無論采用何種工藝生產(chǎn)，用鋁脫氧盡可能在精煉前期完成。

參考文獻(xiàn)

［1］羅成．高強(qiáng)度汽車滲碳齒輪鋼的發(fā)展及應(yīng)用．煉鋼，2006，22( 5)．

［2］王玉．鍛造企業(yè)過程質(zhì)量分析［J］．鍛壓機(jī)械，1999( 3)．

編輯李韋螢

Analysis and Research on Macroscopic Inclusion Defect of Carburized Gear Steel 18CrNiMo7-6

Wang Shouwen，Yang Li

Abstract:By adopting the macroscopic and microscopic examination and the scanning electron microscope examination，the chemical composition of macroscopic inclusion defects of carburized gear steel 18CrNiMo7-6 has been analyzed．The main component of inclusions has been determined to be Al2O3．The reason for inclusions was that many deoxidization products had no time to go up and turned into the inclusions which left in the molten steel．By analyzing the amount of Al content during the smelting process，under the condition with certain amount of Al content per ton of steel，the appearance of inclusions could be decreased by means of increasing the Al content for precipitation deoxidation and reducing the Al content of diffusion deoxidation．

Key words:macroscopic inclusion; sannning electron microscope; Al2O3inclusion; precipitation deoxidation; diffusion deoxidation

收稿日期:2015—04—27

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

中圖分類號(hào):TG115．21+3．3