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1、合金钢相变与轧制冶金缺陷,2010年01月,合金钢相变与轧制冶金缺陷,合金钢与普碳钢最大的差别是包含着复杂的相变；合金钢的化学成分决定了其相的组成；合金钢的相变对其形变过程产生重要影响；合金钢的相变过程是可以影响和控制的。,T,%,T,%,T1,T2,%2,%1,t2,t1,合金钢相变与轧制冶金缺陷,单相奥氏体钢，塑性好；单相铁素体钢，塑性好；双相钢，二相比例影响塑性；高碳高合金钢，析出相影响塑性（高速钢，高温合金）。,一，高速钢的铸态组织与形变,M2C M6C+MC,W2C(Mo2C) Fe3W3C(Fe3Mo3C)+MC,高速钢的铸态组织与形变,T,%,T1,T2,%2,%1,t2,t1,
2、过去高合工钢初轧开坯工艺,T,t,820C,1160-1180C,高速钢初轧开坯工艺的制订,T,t,820C,1120-1140C,1160-1180C,2hr,2hr,1hr,高速钢的铸态组织与形变,高速钢的铸态组织转变行为可以借鉴： 合金工具钢 模具钢 马氏体类不锈钢 耐热轴承钢,二，棒线材轧制高合金钢的芯部过热问题,棒线材轧制高合金钢的芯部过热问题,棒线材可以轧制高速钢；棒线材首次试轧高速钢顺利通过；金相检验发现全部黑芯，为芯部过热组织。,棒线材轧制高速钢的芯部过热问题,钢材芯部存在着化学成分偏析；钢材芯部温度过高；二者迭加效果造成芯部组织过热；通过控制轧制温度问题得到解决；其它钢种也会
3、出现类似问题。,棒线材其它钢种出现的同样问题,6Cr13Mo；9Cr18；5Cr21Mn9Ni4N。,9Cr18, 5.5mm,过热,9Cr18, 5.5mm,正常,其它轧机也可能出现同样问题,750轧机；650轧机；中型材1#轧机；中型材3#轧机。,A2, 150mm,对A2钢过热150mm钢坯的处置,生产25mm棒材，合格；生产12mm线材，废品。,棒线材各钢种出现上述的同样问题,经济损失几百万元；技术中心没有一份总结或论文；没有保留金相照片；没有保留试料。,三，轴承钢坯的修磨炸裂问题,轴承钢坯的修磨炸裂问题,棒线材投产时，初轧150方坯空冷；为解决白点和钢坯脆断，98年起钢坯保温；200
4、1年4月，为解决缓冷能力不足，试验空冷；试验刚开始，即出现1600吨钢坯修磨炸裂。,轴承钢坯的修磨炸裂问题,恢复保温工艺，有明显改善，但没有彻底解决；,轴承钢坯的修磨炸裂问题,分析：思路：大的质量波动，必然对应着大的工艺变动；表面上看，是初轧保温工艺发生了变化；但是：1，恢复保温工艺后，效果不好； 2，98年以前，钢坯空冷没有出现类似 - 问题; 3，其它钢种同期没有出现类似的问题。,轴承钢坯的修磨炸裂问题,金相组织异常，晶界出现网状炭化物析出；,轴承钢坯的修磨炸裂问题,750轧机终轧温度过高，1000-1100C；750轧机轧制转速变化，90转/分120转/分；750轧机主电机更换，2月10
5、日生产。,轴承钢坯的修磨炸裂问题,控制终轧温度，问题彻底解决： 轧制过程待温； 适当加强水冷； 降低轧机转速。,轴承钢坯的修磨炸裂问题,终轧工艺控制与保温工艺的关系：炭化物呈网状析出的钢坯处于低塑性状态；较大的热应力使其脆性增加；如果150mm钢坯不修磨，问题不会出现；终轧温度受环境温度影响很大。,由轴承钢修磨炸裂联想到的：,其它钢种也可能出现修磨炸裂马氏体钢都经退火处理，弹簧钢？750轧机生产的120方坯也可能有网状析出；120方坯个别难于修磨的表面裂纹可能是类似的原因?中型材酸洗检查表面裂纹有些也可能是同样原因?,GCr15 120mm,GCr15 120mm,GCr15 70mm,由轴承
6、钢修磨炸裂联想到的,轧制生产可以产生表面裂纹,由轴承钢修磨炸裂联想到的,棒线材轧机投产初期：弹簧钢，轴承钢头部脆断；轴承钢的拉拔裂纹。,由轴承钢修磨炸裂联想到的,轴承钢控轧控冷是大钢工程技术人员长久的梦： 轴承钢管 轴承钢中型材 棒线材,由轴承钢修磨炸裂联想到的,棒线材轧机控轧控冷的必要性不仅仅是为了KBGCr15 !,GCr15 5.5 非控轧,GCr15 5.5 控轧,四，高速工具钢的校直脆断,高速工具钢的校直脆断,1992年2月起，M2高速钢出现批量校直脆断：当期杂质元素含量偏高；对应表面严重脱碳；脱碳区域内有晶界网状析出相。,高速工具钢的校直脆断,分析：杂质元素含量偏高增加脆性；寒冷天
7、气增加脆性；表层晶界析出相增加脆性。,高速工具钢的校直脆断,关于表层晶界析出相：脱碳层内晶界析出炭化物？W,Mo,Cr,V合金元素的行为；M2高速钢相图中析出相。,s,b,b,s,T,T0,T2,T1,五，马氏体类合金钢的轧后控制,马氏体合金钢轧后处理,一般概念：马氏体类合金钢应缓慢冷却，以减少马氏体相变应力；马氏体类钢轧后保温温度愈高愈好；产生了红装退火工艺。,M2 高速钢,马氏体合金钢轧后处理,轧后高温区缓冷会有晶界网状炭化物析出；再降温发生马氏体相变；晶界炭化物析出使晶界弱化；马氏体相变产生大的相变应力。,马氏体合金钢轧后处理,可以解释：为什么有时快速冷却不开裂；为什么有时很好的缓冷还会开裂；工具厂的热处理问题。,不理想的控制冷却方式：,理想的控制冷却方式：,棒线材马氏体不锈钢的在线处理,思路：轧后过早的入罐或入坑并不好。高温区快冷；600C以下缓慢冷却。,60Si2Mn 22mm,60Si2Mn 22mm,D407 150mm,D407 150mm,结语,合金钢热加工全过程伴随着相变； 高合金钢加热工艺的制定要考虑相变； 轧制过程温度过高芯部相变会导致轧废； 终轧温度过高会影响钢材的后步加工和性能控制 - 轧制与控制冷却；所有的轧钢生产都有控轧控冷问题；请关注合金钢冶金生产的相变过程。,
