渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6低倍夹杂缺陷的分析研究

王守文杨丽(北满特钢有限责任公司，161041黑龙江)



渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6低倍夹杂缺陷的分析研究

王守文杨丽
(北满特钢有限责任公司，161041黑龙江)

摘要:采取低倍、高倍检测以及扫描电镜对渗碳齿轮用钢18CrNiMo7-6低倍夹杂缺陷进行成分分析，判定夹杂主要成分是Al2O3。产生夹杂的原因是较多的脱氧产物没有来得及上浮，形成夹杂物留在钢液中。通过对冶炼过程用铝量分析，在吨钢用铝量一定的前提下，提高沉淀脱氧用铝量，降低扩散脱氧用铝量，可减少夹杂物的产生。

关键词:低倍夹杂;扫描电镜; Al2O3夹杂;沉淀脱氧;扩散脱氧

渗碳齿轮用钢18CrNiMo7-6是一种表面硬化钢，具有高强度、高韧性和高淬透性等优点，广泛应用于矿山、运输、机车牵引、起重和内电等工业领域［1］。

某厂生产的18CrNiMo7-6钢大批量地出现低倍夹杂物，严重影响产品质量以及市场信誉。针对产品有缺陷的部位，采取低倍、高倍和扫描电镜等方式进行分析研究。

1　 18　CrNiMo7　-6　钢标准化学成分

18CrNiMo7-6钢标准化学成分见表1。

2　工艺

2．1工艺路线

电炉冶炼→LF精炼→VD真空→浇注→缓冷坑缓冷→钢锭加热→锻造→锻后退火→无损检测→检验、检查→交货。

2．2工艺过程

2．2．1装料

生铁或铁水的量大于钢铁料总量的30%。

表1　化学成分(质量分数，%)Table 1　Chemical composition ( mass fraction，%)

2．2．2初炼

P≤0．010%，T＞1 580℃时出钢。

2．2．3精炼

尽快造好白色泡沫渣，且白渣保持时间大于20 min。当［S］≤0．010%，温度≥1 650℃时抽真空。

2．2．4 VD

逐级开启真空泵，真空度达到67 Pa，保持15 min以上，放散。

2．2．5浇注

严格控制注温注速，严禁在浇注1/3之后调整流速。

3　缺陷分布

从低倍试片上观察夹杂物的分布，发现颗粒大而多、排列无规律，而且发生夹杂的部位也不固定，有的出现在钢锭头部，有的在尾部，有的在中间。

4　缺陷分析

虽然锻造过程会使铸态组织的夹杂缺陷聚集［2］，但如此大批量的产生缺陷，初步确认为冶炼过程，主要是脱氧过程出现问题。

4．1低倍检测分析

夹杂缺陷分析状况如图1、图2所示。

从图1和图2中可看出，低倍试片中除夹杂物外，无一般疏松等其它低倍缺陷，夹杂物分布范围较大，有的弥散分布，有的聚集分布，夹杂物边缘与基体有尖角。

4．2高倍检测分析

高倍检测情况如图3、图4所示。

从图3和图4可看出，夹杂颗粒尺寸大，有尖角并嵌入基体。

4．3扫描电镜检测分析

图1　多点分布的夹杂缺陷Figure 1　 Multipoint distributed inclusion

图2　单点分布的夹杂缺陷Figure 2　One-point distributed inclusion

图3　多点分布夹杂的高倍检测图片(×100)Figure 3　 Microscopic photo of multipoint distributed inclusion (×100)

图4　单点分布夹杂的高倍检测图片(×100)Figure 4　 Microscopic photo of one-point distributed inclusion (×100)

多点分布夹杂的扫描电镜结果如图5和表2所示。

单点分布夹杂的扫描电镜结果如图6和表3所示。

从扫描电镜结果可以看出，除基体含量外，缺陷中氧所占比例平均为54．55%，铝为32．66%，镁为4．01%，钙为3．74%，硅为1．02%，锰为0．82%，铁为2．67%。从夹杂物的组成判断，此夹杂物主要是由氧和铝组成，且氧和铝的比例接近3∶2，由此确定夹杂物的主要组成是Al2O3。

4．4冶炼过程参数分析

图5　多点分布夹杂的扫描电镜照片Figure 5　 Scanning electron micrograph of multipoint distributed inclusion

图6　单点分布夹杂的扫描电镜照片Figure 6　Scanning electron micrograph of one-point distributed inclusion

本厂生产的45炉18CrNiMo7-6钢有6炉钢产生夹杂缺陷，39炉没有产生夹杂缺陷。

( 1)脱氧时机

这45炉钢采用两种工艺生产，一种是在初炼出钢过程不加铝锭，到精炼位喂Al线;另一种是在初炼出钢过程加铝锭脱氧，到精炼位后，视钢中铝含量情况，少量补喂Al线。分析39炉没有产生夹杂缺陷的生产过程，17炉采用前一种工艺，22炉采用后一种工艺。产生夹杂缺陷的6炉钢中，4炉采用前一种工艺，2炉采用后一种工艺。说明产生夹杂缺陷与Al的加入时机关系不大，但有一点可以确定，越早使用铝脱氧对钢液的纯净度越有利。

( 2)精炼过程铝成分分析

产生夹杂缺陷的炉号，沉淀脱氧用铝量、扩散脱氧用铝量与吨钢用铝量的关系见表4和表5。

表2　多点分布夹杂的化学成分(质量分数，%)Table 2　Chemical composition of multipoint distributed inclusion ( mass fraction，%)

表3　单点分布夹杂的化学成分(质量分数，%)Table 3　Chemical composition of one-point distributed inclusion ( mass fraction，%)

表4　产生夹杂缺陷炉号的用铝量Table 4　The Al content in different furnaces which appeared inclusions

从表4和表5可以看出，产生夹杂缺陷与未产生夹杂缺陷的用铝量对比，未产生夹杂的沉淀脱氧用铝量相对偏高，扩散脱氧用铝量相对偏低，总用铝量相差不多。

6　结论

( 1)夹杂物缺陷的主要成分是Al2O3。

( 2)脱氧时机与是否发生夹杂缺陷关系不

表5　未产生夹杂缺陷炉号的用铝量Table 5　The Al content of different furnaces without inclusions

大。

( 3)在吨钢用铝量一定的前提下，提高沉淀脱氧用铝量，降低扩散脱氧用铝量，有利于消除Al2O3夹杂缺陷。

( 4)无论采用何种工艺生产，用铝脱氧尽可能在精炼前期完成。

参考文献

［1］罗成．高强度汽车渗碳齿轮钢的发展及应用．炼钢，2006，22( 5)．

［2］王玉．锻造企业过程质量分析［J］．锻压机械，1999( 3)．

编辑李韦萤

Analysis and Research on Macroscopic Inclusion Defect of Carburized Gear Steel 18CrNiMo7-6

Wang Shouwen，Yang Li

Abstract:By adopting the macroscopic and microscopic examination and the scanning electron microscope examination，the chemical composition of macroscopic inclusion defects of carburized gear steel 18CrNiMo7-6 has been analyzed．The main component of inclusions has been determined to be Al2O3．The reason for inclusions was that many deoxidization products had no time to go up and turned into the inclusions which left in the molten steel．By analyzing the amount of Al content during the smelting process，under the condition with certain amount of Al content per ton of steel，the appearance of inclusions could be decreased by means of increasing the Al content for precipitation deoxidation and reducing the Al content of diffusion deoxidation．

Key words:macroscopic inclusion; sannning electron microscope; Al2O3inclusion; precipitation deoxidation; diffusion deoxidation

收稿日期:2015—04—27

文献标志码:B

中图分类号:TG115．21+3．3