GCr15钢中大颗粒夹杂(DS类)的生成原因分析

　　非金属夹杂物从其形成而言,与冶炼、浇铸凝固等工艺过程、热处理、金属学有密切关系。钢中非金属夹杂物会严重地影响其物理和化学性能(例如疲劳寿命,加工性能及耐蚀性能)[1]37,[2-3],[4]43,[5-6]。只有正确了解其冶炼过程中非金属夹杂的物理化学行为,才能获得性能理想的钢产品;同时,由于钢中非金属夹杂产生原因有多种,因此,也必须了解各阶段非金属夹杂物的化学成分的变化。

　　采用超高频超声波(10MHz)探伤、金相、微区电解凸现大颗粒夹杂技术、SEM的分析方法对单颗粒的复合类DS夹杂物的属性及其形态进行了分析。按其化学成分及进行了模糊分类、确定夹杂物的来源,发现夹杂物DH与DS的概率较高,提出从热力学与动力学采取相关措施来减少夹杂物的含量。

　　1　试样来源及制备

　　生产钢种:GCr15。

　　工艺流程为:100t EAF( DC、EBT)→LF/VD→CC(300mm×300mm)→CR,冶炼采用碱性电弧炉。

　　取样:在同一浇次的140mm×140mm方坯头、中、尾各取两支试样,加工成规格为110mm×140mm×150mm的超声波检验试样,并采用800℃保温4h,油冷,160℃保温1h的热处理工艺对试样进行处理,处理后运用超声波检测设备探测点状夹杂物,并对含有大颗粒夹杂物的试样进行定位切割与研磨,借助显微镜的观察微区电解萃取得到超声波定位的DS类夹杂物,然后定位微区电解溶解掉夹杂物四周的金属基体,以便在扫描电镜下更好地分析典型夹杂物的形貌与成分。此外,对不同规格的轧材取样进行金相检验,对钢中非金属夹杂物进行评级。

　　检验方法:在EPIPHOT-300金相显微镜下观察,放大100倍按ISO4967A标准图谱评DS夹杂物级别,并对典型的点状夹杂物在JSM-5600LV扫描电镜和能谱分析仪上进行电镜扫描成像及能谱分析。

　　2　试验结果

　　2.1　金相检验

　　采用国际标准ISO4967:1998(E),对16个炉号的夹杂物类型与级别进行了检验评估。其平均级别详见表1。

　　按照瑞典SKF的要求,由表1可发现D类夹杂物不合相对较多,而且还有1炉DS类夹杂物不合格。这说明D类与DS类夹杂物是影响钢材质量的主要因素。

　　2.2　超声波探伤

　　采用超频(10MHz)探伤,可三维定位大颗粒DS类夹杂物,见图1。

　　2.3　SEM观察

　　将图1的试样进行定位切割与研磨,微区电解萃取超声定位的DS夹杂物,并将其进行扫描电镜观察与能谱分析,发现DS类夹杂主要以复相形式存在。其芯部可分为四类,见图2。