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工业纯铁方坯表面裂纹探讨和分析

发布日期:2017/05/23

  1. 电子探针和透射电镜结果表明, 工业纯铁方坯表面网状裂纹主要与钢中有大量第二相( Cu、FeS 和MnS) 析出物呈网络分布于晶界有关。

  由于这些化合物有的熔点较低, 当它们分布于晶界上时, 在钢的轧制变形区间( 1200~ 900 度 )会成为熔融状态使钢的热塑性显著下降, 而熔点高的析出物也抑制形变时晶界的迁移, 使形变穿过晶粒的阻力增大, 引起晶界应力集中并沿析出物产生微孔( 韧窝) 。两类析出物的共同作用导致轧制变形中产生网裂。钢中奥氏体晶界和晶内出现大量硫化合物析出的原因与钢中有效锰含量较低有关, 据文献[ 1]介绍, 低碳合金中发生与S 和Mn 含量相关的脆

  性, 其临界条件是Mn/S < 30, 锰硫比低, 脆性的倾向增大。根据C.T. 安德逊等人的意见, 防止热脆性所需的锰浓度可由经验公式表示:w(Mn) = 12. 5w( S) + 0. 03按照此公式计算, 本文纯铁中S 含量分别为0. 0060% 和0. 0049%, 其必需的Mn 含量应分别为0. 105% 和0. 09%, 但从化学成份检验结果来看,该纯铁中的Mn 含量仅分别为0. 035% 和0. 044% , 这样就不能保证钢中有足够量的锰含量仅分别为0. 035% 和0. 044% , 这样就不能保证钢

  中有足够量的锰与硫作用生成高熔点、稳定的MnS 以限制硫的有害作用, 钢中过量的硫会在轧制过程中与元素Cu、Fe 作用形成低熔点化合物并优先在奥氏体晶界上析出, 或者导致S 的晶界偏析。在文献报导, 在超低碳钢中, 如果Mn/ S< 20,只要钢的S 含量大于30 *10- 6, 就容易产生硫的晶界偏析, 降低晶界强度, 引起钢的热延性降低, 而本文产生裂纹的钢坯Mn、S 含量均满足这些条件。

  2.从低倍检验和金相组织上看, 此方坯加热和轧制也不正常, 表现为奥氏体晶粒颇为粗大, 方坯截面组织不均匀和局部铁素体晶粒反常长大。说明炉内加热温度偏高且不均匀, 而加热温度愈高, 高温下固溶于钢中的硫就会愈多。这样, 在轧制过程中可提供在奥氏体晶界析出或偏析的有效硫就愈多, 对方坯表面裂纹缺陷的形成有一定促进作用。