滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6低倍夾雜缺陷的分析

  滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6是一種表面硬化鋼,具有高強度、高韌性和高耐磨性等優(yōu)點,廣泛應用于礦山、運輸、機車牽引、起重和內(nèi)電等工業(yè)領域。某廠生產(chǎn)的18CrNiMo7-6鋼大批量地出現(xiàn)低倍夾雜物,嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量以及市場信譽。針對產(chǎn)品有缺陷的部位,采取低倍、高倍和掃描電鏡等方式進行分析研究。
齒輪鋼
  18CrNiMo7-6鋼生產(chǎn)工藝路線:電爐冶煉→LF精煉→VD真空→澆注→緩冷坑緩冷→鋼錠加熱→鍛造→鍛后退火→無損檢測→檢驗、檢查→交貨。

  具體生產(chǎn)工藝操作如下:裝料時生鐵或鐵水的量大于鋼鐵總量的30%;初煉時P≤0.010%,T>1580℃時出鋼;精煉過程中盡快造好白色泡沫渣,且白渣保持時間大于20min。當[S]≤0.010%,溫度≥1650℃時抽真空;VD階段,逐級開啟真空泵,真空度達到67Pa,保持15min以上,放散;澆注過程中嚴格控制注溫注速,嚴禁在澆注1/3之后調(diào)整流速。

  從低倍試片上觀察夾雜物的分布,發(fā)現(xiàn)顆粒大而多、排列無規(guī)律,而且發(fā)生夾雜的部位也不固定,有的出現(xiàn)在鋼錠頭部,有的在尾部,有的在中間。

  雖然鍛造過程會使鑄態(tài)組織的夾雜缺陷聚集,但如此大批量地產(chǎn)生缺陷,初步確認應該是冶煉過程,主要是脫氧過程出現(xiàn)問題。從夾雜缺陷分析中可看出,在低倍試片中除夾雜物外,無一般疏松等其他低倍缺陷,夾雜物分布范圍較大,有的彌散分布,有的聚集分布,夾雜物邊緣與基體有尖角。高倍檢測情況也證明夾雜物顆粒尺寸大,有尖角并嵌入基體。從掃描電鏡結(jié)果可以看出,除基體含量外,缺陷中氧所占比例平均為54.55%,鋁為32.66%,鎂為4.01%,鈣為3.74%,硅為1.02%,錳為0.82%,鐵為2.67%。從夾雜物的組成判斷,次夾雜物主要由氧和鋁組成,且氧和鋁的比例接近3∶2,由此確定夾雜物的主要組成是Al2O3。

  為了降低夾雜物缺陷,技術人員對18CrNiMo7-6鋼的生產(chǎn)工藝進行了改進,采用兩種工藝進行生產(chǎn):一種是在初煉出鋼過程不加鋁錠,到精煉工位喂鋁線;另一種是在初煉出鋼過程加鋁錠脫氧,到精煉工位后,視鋼中鋁含量情況,少量補喂鋁線。工藝研究結(jié)果表明:

 ?。?)18CrNiMo7-6鋼夾雜物缺陷的主要成分是Al2O3。
 ?。?)脫氧時機與是否發(fā)生夾雜缺陷關系不大。
 ?。?)在噸鋼用鋁量一定的前提下,提高沉淀脫氧用鋁量,降低擴散脫氧用鋁量,有利于消除Al2O3夾雜缺陷。
 ?。?)經(jīng)驗表明,無論采用何種工藝生產(chǎn),用鋁脫氧盡可能在精煉前期完成。