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GCr15盘条裂纹产生原因分析和研究

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戈春刚 邝永海 王明元

(内蒙古包钢钢联股份有限公司长材厂;钢铁研究总院华东分院)

  摘 要:针对包钢集团公司长材厂生产的GCr15盘条轧后存在裂纹的问题,采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜等仪器对裂纹进行了观察和分析。结果表明:夹杂物的存在是导致裂纹形成的主要原因,通过夹杂物的控制、铸坯均热模式的改进及提高表面质量,可减少或避免GCr15热轧盘条表面裂纹的产生。

  关键词:GCr15轴承钢;热轧盘条;裂纹;夹杂物

  轴承裂纹是影响轴承失效的主要因素,而原材料裂纹是其影响因素之一。导致原材料产生裂纹的主要原因是在材料中有大块或连续分布的非金属夹杂、严重的碳化物带状偏析[1],此外在炼钢过程中局部高浓度的Cr块未溶解形成严重偏析,也会导致沿晶裂纹的产生[2,3]

  包钢集团公司长材厂生产的ф14、ф11、ф9mmGCr15热轧盘条,在酸洗检查后发现试样沿轧制方向存在连续和断续裂纹,对其产生原因进行了分析。

  1 缺陷微观分析

  1.1缺陷试样金相分析

  试样经镶嵌后抛光,观察裂纹形态如图1所示,除图1(a)试样中裂纹与基体有一定角度外,其他裂纹均与基体基本垂直,裂纹深度约0.15~0.80mm,裂纹内被氧化,经能谱分析发现裂纹内的夹杂物均为铁的氧化物;对试样经过腐蚀后观察发现裂纹附近均出现了严重的脱碳现象如图2所示。


  1.2缺陷试样扫描电镜和能谱分析

  经扫描电镜观测,裂纹周围及尖端存在大量密集分布的非常细小的氧化物颗粒,尺寸约为0.2~3.0μm。经能谱分析,细小的夹杂物颗粒分别为Si、Mn、Cr、Al、Fe的氧化物夹杂,Si、Fe的氧化物夹杂,Si、Mn、Al、Fe的氧化物夹杂及Si、Mn、Ti、Al、Fe的氧化物夹杂等。

  2 分析讨论

  在上述Al、Si、Mn、Fe的夹杂物中,属于低熔点的有MnO·SiO2(熔点为1270℃),2MnO·SiO2(熔点为1300℃),3MnO·Al2O3·3SiO2(熔点为1200℃),2FeO·SiO2(熔点为1205℃)[4]。如果铸坯的均热温度超过或接近上述熔点温度,则铸坯均热过程中夹杂物会熔化。如果熔化的夹杂物在钢坯表面,或者离表面很近,则会产生表面裂纹,基体也会氧化或脱碳。加热温度越高或均热时间越长,裂纹越严重。

  选取一块有缺陷的试样,对其夹杂物,碳化物液析、带状和网状碳化进行分析,从分析结果(表1)可看出:试样的碳化物液析、带状级别都较低,也充分说明了钢坯经过了较高温度的高温扩散。


  由于铸坯表面或近表面存在大量夹杂物,铸坯冷却时产生应力,造成表面裂纹,加热时裂纹沿着夹杂物继续扩展。

  由于裂纹周围都存在脱碳,说明缺陷早在铸坯加热时已经存在,而不可能是在轧制过程中形成的。

  3 结语

  上述分析表明:夹杂物的存在是导致裂纹形成的主要原因。通过夹杂物的控制、铸坯均热模式的改进及提高表面质量,可减少或避免GCr15热轧盘条表面裂纹的产生。

  参考文献

  [1]柳东徽,赵亚娟.轴承钢裂纹缺陷分析与研究[J].轧钢,2015,32(3):36.

  [2]廖卫.GCr15钢制轴承典型裂纹原因分析[J].国外金属热处理,2004,25(6):43.

  [3]田振卓,霍向东,李烈军,等.轧后冷却速率对GCr15钢棒材组织的影响[J].轧钢,2015,32(6):27.

  [4]赵中福,于新河,洪军聚.帘线钢中非金属夹杂物的控制技术研究[J].钢铁,2009,44(3):40.

来源:《轧钢》2017年01期