高温螺栓用钢25Cr2MoVA表面裂纹产生原因分析

孔博文

摘要：介绍了本钢特钢采用235×265mm2连铸坯生产的高温螺栓用钢25Cr2MoVA，生产∮55mm过程出现表面裂纹缺陷；研究了钢材裂纹形成机理，明确了钢材裂纹是由于结晶器保护渣变性造成渣层厚度不均；渣层厚度不均影响结晶器传热，连铸坯在结晶器内由于冷却不均，导致初生坯壳厚度不均匀，在坯壳薄弱处产生局部应力集中造成裂纹。

关键词：表面裂纹，结晶器保护渣，冷却不均

Forming Cause of the Cracks in High temperature bolt steel

KONG Bo-wen

（ Special Steel Plant of Benxi Iron and steel plant Limited by Share Ltd ， Liaoning Benxi 117000）

Abstract： The Benxi Steel by high temperature bolt 235 * 265mm2 billet production for 25Cr2MoVA steel， surface crack defects of phi 55mm production process； steel crack formation mechanism， the steel crack is due to mold degeneration caused by uneven thickness of slag layer； the thickness of slag layer does not influence the thermal transfer in the mould of continuous casting billet. In the mold due to uneven cooling， resulting in uneven thickness of the shell， cause the local stress concentration caused by the cracks in the shell at the weak.

Keyword： surface crack； Mold protective slag； Uneven cooling

2016年9月，本鋼特殊钢厂采用25Cr2MoVA连铸坯（235mm×265mm）作为原料，轧制成Φ55mm圆钢。在检查其表面时，发现有批量裂纹，多支漏磁伤波严重，达到判废标准，经过修磨后报废量近1.8吨。裂纹特征为通长裂纹。通过高倍检验，对裂纹形成机理进行分析研究，得出此缺陷是由连铸坯凹陷和裂纹造成，而造成连铸坯凹陷和裂纹为通宇结晶器保护渣质量不好，造成结晶器内铸坯表面渣层厚度不均，使得连铸坯出现凹陷，并同时影响连铸坯传热，使得连铸坯传热不均，造成连铸坯表面裂纹。

1 钢材高倍组织分析

采用电炉235mm×265mm方坯25Cr2MoVA连铸坯生产的Φ55mm圆钢出现表面裂纹，典型的表面纵裂纹外貌如图1所示。

在裂纹处取样进行高倍组织分析，其高倍组织照片如图2所示。

由图2a可见，钢材存在严重的脱碳，脱碳层达到0.5mm，没有过热过热过烧现象；由图2b可见，裂纹底部存在严重的条带铁素体，且在裂纹边缘残留大量的断裂条带铁素体；由图2c、d可见，存在严重的内部裂纹或条带铁素体，裂纹没有延伸到钢材表面。

从图2分析来看，钢材上存在条带铁素体，并在此组织内部存在大量的缝隙，且表面裂纹沿条带铁素体开裂，并在部分区域残留大量的断裂的条带铁素体；从图2c分析，该裂纹是在加热过程中延伸扩展，是由内部向外开裂。因为连铸坯在加热时必然出现表面升温速度大于中心升温速度，从而形成表面和中心的温度差△t，这样钢表面的热膨胀率就比中心大，造成钢的表面受到压应力作用，中心受到拉应力。温差越大，热应力就越大，当热应力增大到超过钢的强度极限时，便形成内部开裂[1]。而原始存在强度较低的条带铁素体组织和裂纹，沿原裂纹处扩展到连铸坯表面，所以裂纹处存在脱碳。

2 连铸坯分析

通过对钢材裂纹处分析，认为钢材裂纹与连铸坯质量有关。所以，对剩余未生产的连铸坯表面质量进行检查。

由图3a可见，钢坯表面存在明显凹坑缺陷。

从连铸情况和连铸坯表面情况来看，造成凹陷原因为结晶器保护渣质量不好，造成保护渣结块严重、厚度不均；连铸坯裂纹主要原因为因保护渣质量部好造成渣层厚度不均，使得结晶器导热不均，连铸坯在结晶器内由于冷却不均，坯壳难以承受两侧产生的拉应力，出现了激冷层的裂纹。

4 结论

25Cr2MoVA表面缺陷为钢材表面裂纹，非过烧缺陷；其产生的原因为连铸坯凹陷和裂纹造成，而造成连铸坯凹陷和裂纹为通宇结晶器保护渣质量不好，保护渣结块严重，造成连铸坯表面渣壳厚度不均，使得连铸坯出现凹陷，并同时影响连铸坯散热，使得连铸坯散热不均，造成连铸坯表面裂纹。

参考文献：

[1]姜锡山.特殊钢缺陷分析与对策[M].北京：化学工业出版社，2006.