碳素钢在冶炼和轧制环节中有什么毛病 (碳素钢在冶炼中的应用)

碳素钢在冶炼和轧制（锻造）加工环节中，由于设施、工艺和操作等要素形成钢的短少。

关键包含结疤、裂纹、缩孔剩余、分层、白点、偏析、非金属夹杂、蓬松和带状组织等。

一、结疤钢材外表未与基体焊合的金属或非金属疤块。

有的部分与基体相连，呈舌状；有的与基体不衔接，呈鳞片状。

后者有时在加工时零落，构成凹坑。

炼钢（浇铸）形成的结疤，疤下普通有肉眼可见的非金属夹杂。

轧钢形成的结疤普通称“轧疤”，疤下普通仅有氧化铁皮。

炼钢（浇铸）形成结疤的关键要素有：(1）上铸锭未采取防溅措施或下铸锭开铸过猛形成飞溅结疤。

(2）下铸锭包全渣功能不佳或模子不清洁、不枯燥，形成钢锭（连铸坯）外表或皮下夹杂、气泡和重皮。

(3）模壁重大毛病或铸温过高形成凸疤和粘模，经轧制或锻压加工演化为结疤。

轧钢方面形成结疤的要素有：(1）成品前某道（架）轧辊或导卫装置毛病或操作不当形成轧件凸包、耳子、划疤，经再轧构成结疤。

(2）钢坯火焰清算清痕过陡或残渣未除净，外物落在钢坯上被轧成结疤。

结疤毛病间接影响钢材外观品质和力学功能。

在成品钢材上不准许结疤存在。

对结疤部位可启动磨修，磨修后钢材尺寸应合乎规范规则。

为了缩小和消弭结疤，一是炼钢、轧钢要改良无关工艺和操作，二是对钢坯外表毛病部位启动重点清算或片面扒皮清算。

二、裂纹按裂纹状态和构成要素有多种称号，如拉裂、横裂、裂痕、裂纹、发纹、炸裂（响裂）、脆裂（矫裂）、轧裂和剪裂等。

从炼钢、轧钢到钢材深加工简直每道工序都有形成裂纹的要素。

(1）炼钢方面钢中硫、磷含量高，钢的强度、塑性低；铸锭浇铸（模铸、连铸）温渡过高，浇铸速渡过快，铸流不正；钢锭模、结晶器设计不正当；冷却强度无余或冷却不均，形成激冷层薄或部分应力过大；钢锭模有重大毛病或保温帽装置不良形成钢锭凝结环节悬挂；包全渣功能不佳，模子潮和各种浇铸操作不良都能形成钢锭外表品质不佳，在钢材上构成裂纹。

(2）轧钢（锻造）方面钢锭、钢坯加热温度不均或过烧形成裂纹；高碳钢加热或冷却过快，火焰清算或火焰切割钢材温渡过低形成炸裂；钢材矫直应力过大，矫直次数过多而又未启动适当热解决时易发生矫裂；冷拔管、线钢料热解决不良或过酸洗形成裂纹；钢件在蓝脆区剪切易剪裂；焊接工艺不当形成焊缝或热影响区裂纹。

裂纹间接影响钢材的力学功能和耐侵蚀功能，成品钢材不准许裂纹存在。

关于裂纹可以启动磨修，磨修后钢材尺寸应合乎规范规则。

为了防止或缩小钢材裂纹，一是要改良炼钢、轧钢和钢材深加工及无关工序工艺操作；二是对钢坯毛病部位要启动重点清算，对关键用途钢坯可以启动扒皮解决。

三、缩孔剩余钢水凝结环节中，由于体积收缩，在钢锭或连铸坯心部未能获取充沛填充而构成的管状或扩散孔洞。

在热加工前，由于切头量过小或缩孔较深，形成切除不尽，其残留部分称为缩孔剩余。

缩孔剩余散布在钢锭上部核心处，并与钢锭顶部贯串的叫一次性缩孔。

由于设计的钢锭模修长或上小下大，在浇铸凝结环节中，钢锭截口以下锭核心仍有未凝结的钢水，凝结前期不能充沛填充，构成的孔洞叫二次缩孔。

一次性缩孔和二次缩孔有实质差异，前者只出如今钢锭头部，后者在钢锭上、中、下部位都有或许出现。

一次性缩孔酸洗试片核心区域呈不规则的折皱裂痕或空泛。

在其上或左近常伴有重大的夹渣、成分偏析和蓬松。

二次缩孔孔洞中或左近没有夹渣，但有偏析生成碳物。

一次性缩孔剩余和空气贯串的二次缩孔在轧制（锻造）环节中不能焊合，与空气断绝的二次缩孔和连铸坯缩孔在轧制时普通能够焊合，不影响钢材经常使用功能。

缩孔剩余重大地破坏钢材的延续性，是钢材不准许存在的毛病，轧制（锻造）时肯定在钢坯上发生裂纹。

为了防止缩孔的发生，需要正确设计钢锭模和保温帽尺寸，并驳回功能优异的包全渣、保温剂（发热剂）和绝热板，把缩孔管理在钢锭头部，以保障在开坯时切掉。

管理浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止缩孔发生。

四、分层钢材基体上出现的互不联合的两层结构。

分层普通都平行于压力加工外表，在纵、横向断面低倍试片上均有黑线。

分层重大时有裂痕出现，在裂痕中往往有氧化铁、非金属夹杂和重大的偏析物质。

慌乱钢钢锭的缩孔和沸腾钢锭的气囊及尾孔经轧制（锻造）不能焊合发生分层。

钢中大型夹杂和重大成分偏析也能发生分层。

分层是钢材中不准许存在的毛病，重大影响钢材的经常使用。

防止分层毛病的措施有：(1）炼钢方面，要污染钢质，缩小偏析、缩孔、气囊和大型非金属夹杂，防止连铸坯发生两边裂纹。

(2）轧钢方面，在钢锭加热时要严防内裂，初轧坯要切净缩孔和尾孔。

五、白点在钢材纵、横断面酸浸试片上，出现的不同长度无规则的发纹。

它在横向低倍试片上呈喷射状、同心圆或不规则散布，多距钢件核心或与外表有肯定距离。

型钢在横向或纵向断口上，呈圆形或椭圆形白亮点。

直径普通为3～10mm。

板钢在纵向、横向断口上白点特色不清楚，而在z向断口上出现长条状或椭圆状红色斑点。

驳回断口审核白点时，最好把试样先启动淬火和调质解决。

钢坯上出现白点，经压力加工后可变形或加长，压下率较大时也能焊合。

白点毛病对钢材力学功能（韧性和塑性）影响很大，当白点平面垂直方向受应力作用时，会造成钢件突然断裂。

因此，钢材不准许白点存在。

白点发生的要素，普通以为是钢中氢含量偏高和组织应力独特作用的结果。

奥氏体中溶解的氢，在冷却相变环节中，其溶解度清楚降低，所析出的氢原子汇集在钢材微孔中或晶间偏析区或夹杂物周围，联分解氢分子，发生渺小部分压力，当这种压力与相变组织应力相联合超越钢的强度时，则发生裂纹，构成白点。

白点多在高碳钢，马氏体钢和贝氏体钢中出现。

奥氏体钢和低碳铁素体钢普通不出现白点。

消弭白点的措施关键是改良冶炼操作，驳回真空解决，降低钢水氢含量和驳回钢坯（钢材）缓冷工艺。

六、偏析钢材成分的重大不平均。

这种现象不只包含经常出现的元素（如碳、锰、硅、硫、磷）散布的不平均性，还包含气体和非金属夹杂散布的不平均性。

偏析发生的要素是钢水在凝结环节中，由于选分结晶形成的。

首先结晶进去的晶核纯度较高，杂质遗留在后结晶的钢水中。

因此，结晶前沿的钢水为碳、硫、磷等杂质富集。

随着温度降低，杂质凝结在树枝晶间，或构成不同水平的偏析带。

此外，随着温度降低，气体在钢水中溶解度降低，在结晶前沿析出并构成气泡上浮，富集杂质的钢水沿上山轨迹构成条状偏析带。

由于偏析在钢锭上出现部位不同和在低倍试片上体现出方式各异，偏析可分为方形偏析、“V”、“^”形偏析、点状偏析、核心偏析和晶间偏析等。

另外，脱氧合金化工艺操作不当，可以形成重大的成分不均。

包全渣卷入到钢水中形成部分增碳。

这些要素使钢材发生偏析的水平往往超越由于选分结晶形成的偏析。

偏析影响钢材的力学功能和耐蚀功能。

重大偏析或许形成钢材脆断，冷加工时还会损坏机械，故超越准许级别的偏析是不准许存在的。

偏析水平往往与锭型、钢种、冶炼操作和浇铸条件无关。

合金元素、杂质和气体的偏析，随浇铸温度升高和浇铸速度放慢，偏析水平愈重大。

连铸钢驳回电磁搅拌可以减轻偏析水平。

另外，参与钢水洁净度是减轻偏析的关键措施。

七、非金属夹杂钢中含有与基体金属成分不同的非金属物质。

它破坏了金属基体的延续性和各向异性功能。

按非金属夹杂的起源可分为内生夹杂、外来夹杂及两者混合物。

（1）内生夹杂是由脱氧和结晶时启动的各种物理化学反响构成的，关键是钢中氧、硫、氮同其余成分间的反响产物，如Al2O3等。

内生夹杂的特点是颗粒小，在钢内散布平均，它与脱氧方法和化学成分有亲密相关。

(2)外来夹杂是指钢中混入耐火资料、炉渣、钢包渣和模内包全渣等内来物质。

外来夹杂的特点是尺寸大，成分结构复杂，散布不规则，具备很大的偶然性。

空气对钢水的二次氧化会构成外来夹杂。

在炼钢环节中，外来夹杂与内生夹杂往往会构成两者的混合物，具备两者的独特特点，使测验者难以分辨其起源。

非金属夹杂按颗粒大小可分为亚显微、显微和大颗粒夹杂三种，其颗粒尺寸区分为<1μm、1～100μm和>100μm。

大颗粒夹杂往往出如今钢锭积淀晶区和皮下位置。

连铸钢上弧区有时也发现大颗粒夹杂。

按非金属夹杂自身性质，可以分为塑性夹杂和脆性夹杂两种。

(1）塑性夹杂在热加工环节中，随金属一同出现变形，如MnS；而脆性夹杂，随热加工金属的变彤出现破碎，如Al2O3。

当非金属夹杂熔点特意高时，在钢中永世成就以固态方式存在，这类非金属夹杂物在热加工时既不变形，也不破碎，坚持其原来状态，如TiN。

关于熔点很低的夹杂，从最后结晶母液中扫除，此时多沿初生奥氏体晶界呈网状薄膜析出，如FeS。

钢中非金属夹杂对钢材的强度、伸长率、韧性和疲劳强度有不同水平的影响。

按经常使用需要，依据中国国度非金属夹杂规范评定钢材夹杂级别。

钢材中不准许存在重大危害钢材功能的大颗粒夹杂。

保障出钢和浇铸系统清洁，驳回吹氩、渣洗、喷粉、真空解决等炉外精炼措施及包全浇铸措施，可以缩小钢中非金属夹杂。

八、蓬松钢材截面热酸蚀试片上组织不致密的现象。

在钢材横断面热酸蚀试片上，存在许多孔隙和小黑点子，出现组织不致密现象，当这些孔隙和小黑点子散布在整个试片上时叫一股蓬松，集中散布在核心的叫做核心蓬松。

在纵向热酸蚀试片上，蓬松体现为不同长度的条纹，但细心观察或用8～10倍加大镜观察，条纹没有深度。

用扫描电子显微镜观察孔隙或条纹，可以发现树枝晶末梢有金属结晶的自在外表特色。

蓬松的成因与钢水冷凝收缩和选分结晶无关。

钢水在结晶时，先结晶的树枝晶晶轴比拟污浊，而枝晶问富集偏析元素、气体、非金属夹杂和大批未凝结的钢水，最后凝结时，不能够所有充溢枝晶间，因此构成一些粗大微孔。

钢材在热加工环节中，蓬松可大大改善，但当钢锭蓬松重大时，紧缩比无余或孔型设计不过后，热加工后蓬松还会存在。

重大的蓬松视为钢材毛病，当蓬松重大时，钢材的力学功能会遭到肯定影响。

但依据钢材经常使用需要，可以按规范图片评定钢材蓬松级别。

驳回提高钢水污浊度、放慢冷却速度、连铸用电磁搅拌和缩小枝晶等措施，可以缩小蓬松。

九、带状组织热加工后的低碳结构钢，其显微组织铁素体和珠光体沿轧向平行陈列，呈带状散布，构成钢材带状组织。

带状组织构成的机制普通有3种：(1）理论，在低碳钢中，当树枝晶间富集磷、硫等杂质，钢材经热加工后，非金属夹杂被拉长。

如硫化物，而奥氏体在冷却环节中先共析铁素体沿硫化物夹杂形核和长大，构成铁素体条带。

同时，铁素体构成时向铁素体条带两侧排碳，也构成了珠光体条带。

(2）当低碳钢中含锰较高时，先凝结的树枝晶晶干成分较纯，构成铁素体条带。

而枝晶间含锰、碳、硫、磷等杂质，而且铁素体条带也向枝晶间排碳，构成珠光体条带。

(3）当热加工终轧温度较低时，在双相区轧制也能构成带状组织。

带状组织实质上是钢材组织不平均的一种体现，影响钢材功能，发生备向异性。

带状组织降低钢材塑性、冲击韧性和断面收缩率，特意是对横向力学功能影响较大。

依据钢材的经常使用需要，可以按中国国度带状组织评级规范图片来评定钢材带状组织的级别。

降低钢中夹杂和树枝晶成分偏析是减轻钢中带状组织的关键措施。

留意事项：碳素钢淬火时理论驳回水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8—12mm的45号钢淬火时容易发生裂纹，这是一个较为复杂的疑问。

采取的措施是淬火时试样在水中极速搅动，或许驳回油冷，可防止出现裂纹。

包装，裸装，国产钢按钢号在端部启动涂色，详见GB/T699-88规范规则。