GCr15軸承鋼中非金屬夾雜物行為的研究

分析了鐵水+廢鋼-100teaf-lf(vd)-cc生產(chǎn)的高純凈gcr15軸承鋼d類和b類夾雜物的組成,試驗(yàn)了精煉渣成分和vd吹氬攪拌對(duì)鋼中脆性?shī)A雜物含量的影響。結(jié)果表明,興澄特鋼gcr15鋼中大尺寸d類夾雜組成為o-al-ca-s、o-al-mg-ca-(s)和ti-n-cr;b類夾雜組成為o-al-ca、o-al-mg-ca;采用(%)40～60cao、20～40al_2o_3、5～12mgo、4～10sio_2精煉渣系,延長(zhǎng)vd吹氬攪拌時(shí)間,控制耐火材料質(zhì)量,使鋼中總氧含量≤8×10~(-6),可有效地控制鋼中大顆粒脆性?shī)A雜物,達(dá)到高純凈度技術(shù)要求。

gb/t10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定——標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》2005-05-12發(fā)布,2005-10-01實(shí)施。它代替了gb/t10501—1989《鋼中非金屬夾雜物的顯微評(píng)定方法》。該標(biāo)準(zhǔn)等同采用(idt)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso4967:1998(e)《鋼中非金屬夾雜物

硬線盤鋼制品對(duì)鋼的純凈度，夾雜物的尺寸、分布以及形態(tài)都有嚴(yán)格的要求，非金屬夾雜物又是影響硬線鋼質(zhì)量的主要因素之一。本文通過(guò)介紹硬線鋼中非金屬夾雜物的來(lái)源和分類，分析了不同類型夾雜物的形成機(jī)理及形貌，指出了非金屬夾雜物對(duì)硬線鋼的影響和危害。

gb/t10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定——標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》2005-05-12發(fā)布,2005-10-01實(shí)施。它代替了gb/t10501—1989《鋼中非金屬夾雜物的顯微評(píng)定方法》。該標(biāo)準(zhǔn)等同采用（idt）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso4967：1998（e）《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定——標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》。根據(jù)夾雜物的形態(tài)和分布，標(biāo)準(zhǔn)圖譜分為a、b、c、d和ds五大類。這五大類夾雜物代表最常觀察到的夾雜物的類型和形態(tài)，過(guò)去曾使用過(guò)的塑性?shī)A雜物和脆性?shī)A雜物的名稱應(yīng)予以取消。

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利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(sem)、維氏硬度計(jì)以及thermo-calc和photoshop軟件對(duì)經(jīng)不同溫度奧氏體化、淬火后的gcr15軸承鋼試樣的顯微組織進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明:720～750℃奧氏體化時(shí),碳原子進(jìn)行短程擴(kuò)散,幾乎無(wú)奧氏體生成;755℃為奧氏體化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),碳原子進(jìn)行長(zhǎng)程擴(kuò)散,奧氏體出現(xiàn);奧氏體化溫度為780℃時(shí),不但珠光體中的滲碳體全部?；?先共析滲碳體也溶解碎斷,剩余滲碳體以細(xì)小彌散的顆粒狀分布在奧氏體基體中。

gcr15軸承鋼淬回火金相檢驗(yàn) gcr15鋼是鉻軸承鋼中最具有代表性的，使用量占軸承鋼的絕大 部分。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈套、外圈套、滾動(dòng)體(滾珠、滾柱、滾錐 或滾針)和保持器等部分組成。軸承鋼主要用來(lái)制造軸承的內(nèi)外圈套 及滾動(dòng)體。其工件淬回火金相檢驗(yàn)的依據(jù)是jb/t1255-2001《高碳鉻 軸承鋼滾動(dòng)軸承零件熱處理技術(shù)條件》(以下簡(jiǎn)稱為：標(biāo)準(zhǔn))。 實(shí)踐中如何在標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下分析、檢驗(yàn)樣品的質(zhì)量，在幫助企 業(yè)進(jìn)行檢驗(yàn)小型軸承淬回火工件的工作中我們積累了一些經(jīng)驗(yàn)。同 時(shí)，結(jié)合理論知識(shí)的收集、整理，又對(duì)gcr15鋼軸承零件的馬氏體淬 回火金相檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了一些總結(jié)、分析，在此與同行進(jìn)行交流。 1.淬回火馬氏體級(jí)別的鑒定 gcr15屬于過(guò)共析鋼，預(yù)先熱處理是球化退火。gcrl5正常的淬火 溫度為：830～860℃，奧氏體中溶解有wc=0.5%～0.6%，以及 wcr=0.8%

gcr15鋼管/gcr15軸承鋼 是的0635-880884515965232156 耐磨鋼板，彈簧鋼板，合金鋼板，橋梁鋼板，容器板，高強(qiáng) 板，低合金鋼板，碳素鋼板，冷軋鋼板， 名稱邊長(zhǎng)（mm）壁厚(mm) 16*1620*2025*2530*3032*3235*3538*38 40*4045*4550*5060*6070*7075*7580*80 85*8590*9095*95100*100105*105110*110120*120 130*130135*135140*140150*150160*160175*17518 0*180 190*190200*200220*220240*240250*250260*26028 0*280 300*300320*320340*340360*360

文章介紹鋼中非金屬夾雜物種類,分析非金屬夾雜物給鋼性能造成的影響,探討非金屬夾雜物金相檢驗(yàn).結(jié)果表明,依據(jù)化學(xué)成分鋼中非金屬夾雜物分為氮化物系、硫化物系、氧化物系.這些夾雜物對(duì)鋼的強(qiáng)度、塑性、疲勞性能、切削性能等都會(huì)造成不良影響,影響鋼性能充分發(fā)揮的同時(shí),縮短鋼的使用壽命.不同的非金屬夾雜物金相不同,可應(yīng)用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn).

針對(duì)石鋼60tld-lf-vd-cc生產(chǎn)工藝,通過(guò)開(kāi)發(fā)高碳低氧出鋼、控制ld出鋼下渣量、lf到位白渣技術(shù)、軸承鋼專用精煉造渣工藝、分階段吹氬工藝、優(yōu)化連鑄工藝等系統(tǒng)控制技術(shù),使gcr15軸承鋼平均全氧含量(t[o])明顯降低,平均t[o]從原工藝的9.6×10~(-6)降低到6.34×10~(-6),t[o]≤7×10~(-6)的爐數(shù)占到總爐數(shù)的82.8%,工藝改進(jìn)效果顯著。

介紹杭鋼紫金棒材線gcr15軸承鋼圓鋼生產(chǎn)工藝,通過(guò)多次試生產(chǎn),運(yùn)用擴(kuò)散退火和控軋控冷手段控制碳化物液析、網(wǎng)狀級(jí)別。

對(duì)120t轉(zhuǎn)爐-lf-vd-cc流程生產(chǎn)的gcr15軸承鋼夾雜物進(jìn)行了金相顯微鏡觀察評(píng)級(jí)、電子探針觀察分析和電解夾雜分析。結(jié)果顯示:a類夾雜0.5～1.5級(jí),b類夾雜0.5～1.5級(jí),c類夾雜0級(jí),d類夾雜不大于0.5級(jí),可充分滿足gb/t18254—2002標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;其氧化夾雜物總質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為0.00370%,相比采用al脫氧電爐冶煉的gcr15軸承鋼明顯降低;夾雜物類型主要有條狀硫化錳、鏈狀氧化鋁、紡錘狀硫化錳包覆粒狀氧化鋁、粒狀鋁酸鈣、粒狀硫化鈣包覆鋁酸鈣、粒狀鎂鋁尖晶石、粒狀硫化鈣包覆鎂鋁尖晶石、方塊狀氮(碳)化鈦等。

比較了不同的熱軋鋼帶生產(chǎn)工藝對(duì)最終冷軋鋼帶球化質(zhì)量的影響,并通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)了控制球化退火前的組織對(duì)獲取優(yōu)良的球化組織的重要性。

為了滿足高強(qiáng)度鋼簾線的生產(chǎn)要求,必須降低鋼中不變形非金屬夾雜物的尺寸和數(shù)量。本文對(duì)簾線鋼中氧化物夾雜物控制機(jī)理進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)國(guó)內(nèi)幾家著名鋼廠控制簾線鋼夾雜物的措施進(jìn)行了分析。

唐鋼中厚板有限公司所生產(chǎn)的板坯探傷不合、表面裂紋很大程度上與夾雜物含量高有關(guān)。針對(duì)該公司生產(chǎn)的船板鋼ccsd36冶煉的現(xiàn)行工藝與條件,利用實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)合的研究方法,對(duì)船板鋼生產(chǎn)過(guò)程中非金屬夾雜物類型、數(shù)量及分布進(jìn)行了綜合分析。研究表明:鑄坯顯微夾雜體積率平均為0.12%,顯微夾雜數(shù)量平均值為33.18個(gè)/mm2。鑄坯中的顯微夾雜主要是鈣鋁酸鹽夾雜物、鈣鋁酸鹽與cas復(fù)合夾雜物和al2o3夾雜物。鑄坯中的大型夾雜物主要為鈣鋁酸鹽和硅鋁酸鹽兩類,其含量平均值為15.21mg/10kg。其夾雜物主要來(lái)源于脫氧產(chǎn)物與中間包覆蓋劑的復(fù)合物,其次是與結(jié)晶器液面保護(hù)渣和鋼包渣的復(fù)合物。

為消除軸承鋼中碳化物液析,改善帶狀組織,進(jìn)行了加熱溫度與碳化物溶解擴(kuò)散之間的關(guān)系研究,確定了gcr15軸承鋼比較合理的加熱溫度和保溫時(shí)間,并將試驗(yàn)結(jié)果實(shí)施于現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,在現(xiàn)有加熱能力的條件下,將加熱溫度提高到1200~1280℃,保溫時(shí)間在3h以上,可使碳化物帶狀級(jí)別控制在2級(jí)以下,碳化物液析得到消除。

軸承鋼棒材軋后溫度較高導(dǎo)致的網(wǎng)狀碳化物析出嚴(yán)重影響我國(guó)高質(zhì)量軸承鋼生產(chǎn).在熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對(duì)gcr15軸承鋼進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了不同控冷工藝參數(shù)對(duì)gcr15軸承鋼二次碳化物的析出和珠光體轉(zhuǎn)變的影響.研究表明,gcr15軸承鋼經(jīng)980℃高溫變形后快速冷卻,隨著冷卻速度的增加,晶界處二次碳化物由半網(wǎng)狀分布、短棒狀分布到最后彌散析出,珠光體球團(tuán)直徑和片層間距減小,并有退化珠光體生成.軸承鋼中退化珠光體組織的出現(xiàn),是由于其熱變形后快速冷卻,抑制了先共析碳化物在冷卻過(guò)程中的過(guò)早析出造成的.較合理的冷卻工藝是gcr15軸承鋼高溫變形后快速冷卻到700℃,再以3℃/s的冷卻速度進(jìn)行冷卻.

利用碳化物的金相形貌、數(shù)量、大小、分布及圓整度表征試驗(yàn)鋼的球化質(zhì)量,通過(guò)不同的熱處理制度研究高純凈gcr15軸承鋼預(yù)備組織與退火工藝對(duì)碳化物球化質(zhì)量的影響。試驗(yàn)表明:優(yōu)良的預(yù)備組織適宜的退火制度有利于碳化物在短時(shí)間內(nèi)球化和細(xì)化,采用文中退火制度a,gcr15軸承鋼碳化物圓整度為0.087μm、平均粒徑為0.27μm,球化時(shí)間比傳統(tǒng)工藝減少3.5h。

通過(guò)提高gcr15軸承鋼10mm線材預(yù)精軋溫度的工業(yè)試驗(yàn),得到了網(wǎng)狀碳化物少的細(xì)片狀珠光體組織,利用實(shí)驗(yàn)室熱模擬的方法對(duì)工業(yè)試驗(yàn)現(xiàn)象做了進(jìn)一步分析。結(jié)果表明:當(dāng)預(yù)精軋溫度為944℃時(shí),試驗(yàn)鋼網(wǎng)狀碳化物析出時(shí)恰好處于快速冷卻階段,故其析出得到抑制,球化退火后滲碳體顆粒均勻細(xì)小,網(wǎng)狀級(jí)別可降低至1.5級(jí),布氏硬度為202.72,強(qiáng)韌性能均較高,滿足gb/t18254-2002《高碳鉻軸承鋼》和實(shí)際生產(chǎn)對(duì)gcr15軸承鋼退火材的要求。

對(duì)本鋼超低硫x65管線鋼中夾雜物的研究結(jié)果表明,lf精煉初期,鋼中夾雜物主要是球形、多邊形和大量簇狀的al2o3夾雜物,99.1%的夾雜物尺寸小于20μm。微合金化后,部分al2o3夾雜物中出現(xiàn)tio、sio2、mns等成分。鈣處理后,夾雜物的平均直徑達(dá)到8.58μm,大量夾雜物為含有微量mgo、sio2或mns等的2~50μm的球形mcao.nal2o3,部分為al2o3、mns、cas或cas-mns。鑄坯中夾雜物數(shù)量最少且尺寸最小,96.9%的夾雜物尺寸小于10μm,未發(fā)現(xiàn)大于50μm的夾雜物,平均直徑為3.71μm。鑄坯中大部分為球形的以mcao.nal2o3為主要成分的復(fù)合夾雜物,還有少量的al2o3、mns和cas夾雜物等。

對(duì)gcr15軸承鋼lf精煉過(guò)程各階段的鋼中氧及夾雜物含量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在現(xiàn)有工藝條件下,lf精煉15~20min時(shí)鋼中氧含量已降低到較低水平,lf精煉結(jié)束后軟吹時(shí)間控制15min左右較為合理;lf精煉結(jié)束及中間包鋼中大部分夾雜物尺寸在15μm以下;應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)澆鑄環(huán)節(jié)的控制,減少鋼水的二次污染。

利用示蹤試驗(yàn),研究了在304不銹鋼生產(chǎn)過(guò)程中,鋼水接觸的各種冶金熔渣對(duì)連鑄坯中非金屬夾雜物的影響。研究發(fā)現(xiàn),aod鋼渣混出時(shí)進(jìn)入鋼水中的小渣滴是鋼中非金屬夾雜物的主要來(lái)源之一,而大包頂渣、中間包覆蓋劑和結(jié)晶器保護(hù)渣不會(huì)對(duì)鋼液造成明顯污染。