分析6.8GCr15连铸方坯热应力裂纹的解决方案

GCr15连铸方坯（300mm×300mm）在加热炉里出现横向断裂，其断口为脆性断口（见图6-50）。经金相、扫描电镜分析，发现裂纹是热应力裂纹，断裂原因是局部加热速度太快所致。

图6-50 连铸坯表面应力裂纹形貌和热应力裂纹脆性断口形貌

a）连铸坯表面应力裂纹形貌 b）连铸坯热应力裂纹脆性断口形貌

连铸坯表面热应力裂纹形貌（未经腐蚀的抛光面）如图6-51所示。裂纹沿晶界扩展，且晶界已发生氧化，如图6-52所示。将试样制成断口，断口为典型的晶界断口，微观上多为冰糖状沿晶断口，少数区域为解理和少量韧窝，如图6-53所示。晶粒间已完全弱化，出现许多微裂纹，如图6-54所示。发现部分晶界已形成约10μm的氧化物薄层，将晶界完全包裹，如图6-55所示。薄层的X射线能谱分析结果如图6-56所示。

图6-51 连铸坯表面热应力裂纹形貌

图6-52 裂纹沿晶界扩展，且晶界已发生氧化

图6-53 典型的冰糖状沿晶断口，局部区域为解理和少量韧窝(www.xing528.com)

图6-54 冰糖状沿晶断口及二次裂纹特征

图6-55 晶界被高温氧化膜薄层包裹特征

图6-56 薄层组织的X射线能谱图

对于大型连铸方坯而言，加热方坯与加热设备之间温差过大，易使钢坯内部产生大的内应力并产生裂纹。

分析认为，连铸坯过热较为严重，晶粒粗大，晶界有明显氧化并形成氧化膜。因为取样部位接近裂纹源，所以裂纹出现氧化是在裂纹产生之后发生的，且裂纹沿晶界扩展刚健有力，具有热应力裂纹的特征。晶界出现薄层组织，是钢坯在高温区停留时间较长的原因：一方面高温区裂纹出现氧化，另一方面在相变温度下γ→碳化物+α转化，碳化物沿晶界析出。在一定的温度范围内形成含氧、碳、硅等元素组成的薄膜包裹晶粒。因此推断，是热应力产生的横断，即加热方坯与加热设备之间温差过大，使钢坯内部产生大的内应力并产生裂纹。

现场调查发现，加热炉后壁倒塌，导致煤气烧嘴移位，造成局部加热速度过快和温度过高，产生热应力裂纹，进一步证明热应力产生横向裂纹这一结论的可靠性。