热轧材表面热应力裂纹形貌特征探究

热轧材在高温加工过程中形成的热应力裂纹是一种常见的表面纵向裂纹，因钢种不同分别具有如下特征：

1）ϕ50mm GCr15棒材表面出现的热应力裂纹，如图7-40所示。

金相组织显示轻微脱碳，如图7-41所示。

图7-40 ϕ50mm GCr15棒材表面纵向热应力裂纹形貌

图7-41 金相组织

SEM观察，裂纹区域有大量弥散分布的氧化物，如图7-42所示。

EDS分析表明：夹杂物的成分为FeO·Cr₂O₃金属氧化物，与钢的成分有关，如图7-43所示。

图7-42 裂纹区域大量弥散分布的氧化物SEM形貌

图7-43 FeO·Cr₂O₃金属氧化物的EDS分析结果

2）18CrMnBHZ（ϕ90mm）表面出现的热应力裂纹，如图7-44所示。

图7-44 18CrMnBHZ热轧材纵向热应力裂纹低倍形貌

虽然低碳钢的组织为铁素体+珠光体，但裂纹内部仍出现脱碳现象，如图7-45所示。

其SEM观察与EDS的结果如图7-46～图7-48所示。

图7-45 裂纹内部出现脱碳金相组织(www.xing528.com)

图7-46 裂纹区域大量弥散分布的氧化物SEM形貌

图7-47 Fe₂SiO₄铁橄榄石X射线能谱图

图7-48 MnO·FeO X射线能谱图

3）25MoCr4（ϕ130mm）热轧材表面出现的热应力裂纹宏观形貌如图7-49所示。

图7-49 25MoCr4热轧材热应力裂纹横向宏观形貌

金相组织与SEM显示及EDS的结果如图7-50～图7-53所示。

图7-50 热应力裂纹的金相组织

图7-51 热应力裂纹SEM形貌

图7-52 MnO·FeO X射线能谱图

图7-53 MnO·FeO·SiO₂ X射线能谱图

综上所述，轧材在高温加工过程中形成的热应力裂纹具有如下特征：①裂纹呈纵裂纹形状；②裂纹区域有细小的MnO·SiO₂（锰橄榄石，正交晶系，熔点1345℃）硅酸盐夹杂物，轴承钢在Fe-Cr-O系中加入的Cr含量高时，会生成亚稳相Cr₃O₄，这种亚稳相在连铸坯加热后可以转化成稳定的FeO·Cr₂O₃金属氧化物；③裂纹处发生二次氧化现象，未发现外来氧化夹杂物；④裂纹有脱碳现象。