低碳高硫易切削鋼冷加工開裂分析
1、前言
低碳易切削鋼主要用于制作受力較小而對尺寸和光潔度要求嚴(yán)格的家用電器、儀器、儀表、汽車、機床等行業(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)致在使用加工過程中易發(fā)生開裂。青鋼針對客戶寄回的質(zhì)量異議試樣，通過高倍顯微鏡和掃描電鏡進行分析，得出大顆粒夾雜物是引起低碳易切削鋼盤條冷拉拔為等邊六角棒開裂的主要原因。
2、開裂情況及原因分析
2.1、試樣裂紋描述
客戶將直徑為10mm規(guī)格的低碳易切削鋼盤條不經(jīng)過熱處理一次冷拉成型，拉拔至邊長為8.0mm等邊六角棒時發(fā)現(xiàn)開裂。裂紋沿縱向連續(xù)分布，最長為1.54m，在整件盤條中斷續(xù)出現(xiàn)。將客戶寄回的六角棒試樣進行檢驗分析，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560μm且裂紋周圍及試樣近表面存在大量大顆粒夾雜物，見圖1;橫截面最長夾雜物長70μm，縱向長度因無法定位切割未測量;裂紋處金相組織為F+P，為正常組織形態(tài)。對試樣進行常規(guī)項目檢驗，分析結(jié)果顯示：鋼材的組織為F+P，晶粒度為7.5～8.0級，心部縱向夾雜物評級為A>3級、D0.5級，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常現(xiàn)象，在盤條的常規(guī)生產(chǎn)檢測過程中，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
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、保護渣和耐火材料等有關(guān)，說明冶煉及澆鑄過程存在水口和耐火材料侵蝕及保護渣卷渣等異?，F(xiàn)象。
2.4、開裂原因分析
通過對試樣進行高倍顯微鏡分析和掃描電鏡分析得知，引起開裂的原因為鋼材近表面存在大量大顆粒夾雜物。大顆粒夾雜物主要是在冶煉過程中，現(xiàn)場操作人員對水口、保護渣和耐材的在線檢測不及時，發(fā)生侵蝕現(xiàn)象時沒能及時發(fā)現(xiàn)，使被侵蝕掉的雜質(zhì)帶入鋼液中而形成。
在冷拉拔過程中大顆粒夾雜物難以變形，在基體變形的同時，大顆粒夾雜物受到周圍基體的擠壓，在拉拔方向承受拉應(yīng)力斷裂形成微裂紋;同時由于大顆粒夾雜物與鋼材基體的塑性不同，在變形過程中，大顆粒夾雜物與鋼基體之間也會形成微裂紋。隨著拉拔的進行，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，所以在拉拔過程中，裂紋會隨著拉拔的進行持續(xù)擴展、放大，于是就產(chǎn)生了沿材料拉拔方向的長裂紋，造成材料報廢。
3、結(jié)語
鋼材近表面的大顆粒夾雜物在拉拔過程中容易導(dǎo)致材料發(fā)生開裂，而大顆粒夾雜是由冶煉過程中卷渣造成的。低碳高硫易切削鋼在冶煉及澆鑄過程中極易出現(xiàn)卷渣現(xiàn)象，使盤條內(nèi)部存在大顆粒夾雜物，所以在冶煉及澆鑄過程中應(yīng)采取防范措施，并加強對成品盤條中橫向大顆粒夾雜物的檢測，保證出庫盤條的質(zhì)量。(中國冶金報)
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