GCr15盤條裂紋產生原因分析和研究
2020-02-12 戈春剛 鄺永?！≡?/div>
（內蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司長材廠；鋼鐵研究總院華東分院）
摘 要：針對包鋼集團公司長材廠生產的GCr15盤條軋后存在裂紋的問題，采用掃描電鏡、能譜分析、金相顯微鏡等儀器對裂紋進行了觀察和分析。結果表明:夾雜物的存在是導致裂紋形成的主要原因，通過夾雜物的控制、鑄坯均熱模式的改進及提高表面質量，可減少或避免GCr15熱軋盤條表面裂紋的產生。
關鍵詞：GCr15軸承鋼；熱軋盤條；裂紋；夾雜物
軸承裂紋是影響軸承失效的主要因素，而原材料裂紋是其影響因素之一。導致原材料產生裂紋的主要原因是在材料中有大塊或連續(xù)分布的非金屬夾雜、嚴重的碳化物帶狀偏析[1]，此外在煉鋼過程中局部高濃度的Cr塊未溶解形成嚴重偏析，也會導致沿晶裂紋的產生[2，3]。
包鋼集團公司長材廠生產的ф14、ф11、ф9mmGCr15熱軋盤條，在酸洗檢查后發(fā)現(xiàn)試樣沿軋制方向存在連續(xù)和斷續(xù)裂紋，對其產生原因進行了分析。
1 缺陷微觀分析
1.1缺陷試樣金相分析
試樣經(jīng)鑲嵌后拋光，觀察裂紋形態(tài)如圖1所示，除圖1（a）試樣中裂紋與基體有一定角度外，其他裂紋均與基體基本垂直，裂紋深度約0.15~0.80mm，裂紋內被氧化，經(jīng)能譜分析發(fā)現(xiàn)裂紋內的夾雜物均為鐵的氧化物;對試樣經(jīng)過腐蝕后觀察發(fā)現(xiàn)裂紋附近均出現(xiàn)了嚴重的脫碳現(xiàn)象如圖2所示。
1.2缺陷試樣掃描電鏡和能譜分析
經(jīng)掃描電鏡觀測，裂紋周圍及存在大量密集分布的非常細小的氧化物顆粒，尺寸約為0.2~3.0μm。經(jīng)能譜分析，細小的夾雜物顆粒分別為Si、Mn、Cr、Al、Fe的氧化物夾雜，Si、Fe的氧化物夾雜，Si、Mn、Al、Fe的氧化物夾雜及Si、Mn、Ti、Al、Fe的氧化物夾雜等。
2 分析討論
在上述Al、Si、Mn、Fe的夾雜物中，屬于低熔點的有MnO·SiO2（熔點為1270℃），2MnO·SiO2（熔點為1300℃），3MnO·Al2O3·3SiO2（熔點為1200℃），2FeO·SiO2（熔點為1205℃）[4]。如果鑄坯的均熱溫度超過或接近上述熔點溫度，則鑄坯均熱過程中夾雜物會熔化。如果熔化的夾雜物在鋼坯表面，或者離表面很近，則會產生表面裂紋，基體也會氧化或脫碳。加熱溫度越高或均熱時間越長，裂紋越嚴重。
選取一塊有缺陷的試樣，對其夾雜物，碳化物液析、帶狀和網(wǎng)狀碳化進行分析，從分析結果（表1）可看出：試樣的碳化物液析、帶狀級別都較低，也充分說明了鋼坯經(jīng)過了較高溫度的高溫擴散。
由于鑄坯表面或近表面存在大量夾雜物，鑄坯冷卻時產生應力，造成表面裂紋，加熱時裂紋沿著夾雜物繼續(xù)擴展。
由于裂紋周圍都存在脫碳，說明缺陷早在鑄坯加熱時已經(jīng)存在，而不可能是在軋制過程中形成的。
3 結語
上述分析表明：夾雜物的存在是導致裂紋形成的主要原因。通過夾雜物的控制、鑄坯均熱模式的改進及提高表面質量，可減少或避免GCr15熱軋盤條表面裂紋的產生。
參考文獻
[1]柳東徽，趙亞娟.軸承鋼裂紋缺陷分析與研究[J].軋鋼，2015，32(3):36.
[2]廖衛(wèi).GCr15鋼制軸承典型裂紋原因分析[J].國外金屬熱處理，2004，25(6):43.
[3]田振卓，霍向東，李烈軍，等.軋后冷卻速率對GCr15鋼棒材組織的影響[J].軋鋼，2015，32(6):27.
[4]趙中福，于新河，洪軍聚.簾線鋼中非金屬夾雜物的控制技術研究[J].鋼鐵，2009，44(3):40.
來源：《軋鋼》2017年01期
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