低碳高硫易切削鋼冷加工開(kāi)裂分析
1、前言
低碳易切削鋼主要用于制作受力較小而對(duì)尺寸和光潔度要求嚴(yán)格的家用電器、儀器、儀表、汽車(chē)、機(jī)床等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件。低碳高硫易切削鋼是一種生產(chǎn)難度較高的鋼種，在冶煉過(guò)程中易發(fā)生卷渣現(xiàn)象，在鋼材中形成大顆粒夾雜，導(dǎo)致在使用加工過(guò)程中易發(fā)生開(kāi)裂。青鋼針對(duì)客戶(hù)寄回的質(zhì)量異議試樣，通過(guò)高倍顯微鏡和掃描電鏡進(jìn)行分析，得出大顆粒夾雜物是引起低碳易切削鋼盤(pán)條冷拉拔為等邊六角棒開(kāi)裂的主要原因。
2、開(kāi)裂情況及原因分析
2.1、試樣裂紋描述
客戶(hù)將直徑為10mm規(guī)格的低碳易切削鋼盤(pán)條不經(jīng)過(guò)熱處理一次冷拉成型，拉拔至邊長(zhǎng)為8.0mm等邊六角棒時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂。裂紋沿縱向連續(xù)分布，最長(zhǎng)為1.54m，在整件盤(pán)條中斷續(xù)出現(xiàn)。將客戶(hù)寄回的六角棒試樣進(jìn)行檢驗(yàn)分析，查找裂紋產(chǎn)生的原因。
2.2、顯微組織分析
試樣橫截面高倍顯示：裂紋長(zhǎng)560μm且裂紋周?chē)霸嚇咏砻娲嬖诖罅看箢w粒夾雜物，見(jiàn)圖1;橫截面最長(zhǎng)夾雜物長(zhǎng)70μm，縱向長(zhǎng)度因無(wú)法定位切割未測(cè)量;裂紋處金相組織為F+P，為正常組織形態(tài)。對(duì)試樣進(jìn)行常規(guī)項(xiàng)目檢驗(yàn)，分析結(jié)果顯示：鋼材的組織為F+P，晶粒度為7.5～8.0級(jí)，心部縱向夾雜物評(píng)級(jí)為A>3級(jí)、D0.5級(jí)，均符合要求。而圖示所示分布在鋼材近表面的大顆粒夾雜物屬于異?，F(xiàn)象，在盤(pán)條的常規(guī)生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中，鋼材的橫截面不應(yīng)出現(xiàn)大顆粒夾雜物。
2.3、掃描電鏡檢測(cè)
電鏡掃描結(jié)果顯示，橫向裂紋處、裂紋附近以及近表面夾雜物的元素較多。還存在外來(lái)異常元素，如Zr、Na、Mg等，這些元素成分與冶煉環(huán)節(jié)中的水口、保護(hù)渣和耐火材料等有關(guān)，說(shuō)明冶煉及澆鑄過(guò)程存在水口和耐火材料侵蝕及保護(hù)渣卷渣等異?，F(xiàn)象。
2.4、開(kāi)裂原因分析
通過(guò)對(duì)試樣進(jìn)行高倍顯微鏡分析和掃描電鏡分析得知，引起開(kāi)裂的原因?yàn)殇摬慕砻娲嬖诖罅看箢w粒夾雜物。大顆粒夾雜物主要是在冶煉過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)水口、保護(hù)渣和耐材的在線(xiàn)檢測(cè)不及時(shí)，發(fā)生侵蝕現(xiàn)象時(shí)沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使被侵蝕掉的雜質(zhì)帶入鋼液中而形成。
在冷拉拔過(guò)程中大顆粒夾雜物難以變形，在基體變形的同時(shí)，大顆粒夾雜物受到周?chē)w的擠壓，在拉拔方向承受拉應(yīng)力斷裂形成微裂紋;同時(shí)由于大顆粒夾雜物與鋼材基體的塑性不同，在變形過(guò)程中，大顆粒夾雜物與鋼基體之間也會(huì)形成微裂紋。隨著拉拔的進(jìn)行，應(yīng)力沿微裂紋得到釋放產(chǎn)生裂縫;因大顆粒夾雜物沿縱向斷續(xù)分布且處于近表面，所以在拉拔過(guò)程中，裂紋會(huì)隨著拉拔的進(jìn)行持續(xù)擴(kuò)展、放大，于是就產(chǎn)生了沿材料拉拔方向的長(zhǎng)裂紋，造成材料報(bào)廢。
3、結(jié)語(yǔ)
鋼材近表面的大顆粒夾雜物在拉拔過(guò)程中容易導(dǎo)致材料發(fā)生開(kāi)裂，而大顆粒夾雜是由冶煉過(guò)程中卷渣造成的。低碳高硫易切削鋼在冶煉及澆鑄過(guò)程中極易出現(xiàn)卷渣現(xiàn)象，使盤(pán)條內(nèi)部存在大顆粒夾雜物，所以在冶煉及澆鑄過(guò)程中應(yīng)采取防范措施，并加強(qiáng)對(duì)成品盤(pán)條中橫向大顆粒夾雜物的檢測(cè)，保證出庫(kù)盤(pán)條的質(zhì)量。(中國(guó)冶金報(bào))
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