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60Si2Mn钢拉伸断口上的白点问题分析

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节将展示60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点的显微特征,如图8-28~图8-32所示。图8-28 60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点低倍形貌图8-29 白点区与扩展区形貌图8-30 白点解理断裂区形貌图8-31 白点核区的流水波纹状特征断裂首先发生在白点区,并以放射状扩展,在棒的边缘有1mm左右的瞬断环形区。

60Si2Mn钢拉伸断口上的白点问题分析

汽车发动机制造业和铁路行业是弹簧钢的主要用户。由于弹簧钢的工作条件十分苛刻,对弹簧钢的要求十分严格。近年来,随着汽车的轻量化和高性能化,迫切要求提高弹簧钢的强度,提高弹簧的设计应力。随着国内火车运行速度的不断提高,特别是货车向高速、重载方向发展,同样要求提高列车转向架悬挂弹簧的强度,延长疲劳寿命。弹簧钢的质量,尤其是性能,在很大程度上取决于连铸坯的质量(成分偏析、宏观结构及其表面状况),最主要的是钢的化学成分和钢液的洁净度(气体、有害元素、夹杂物),这几个方面正是冶炼操作的关键控制点。

控制氧含量与夹杂物对弹簧钢生产有重要意义。研究表明,钢中w(O)小于15×10-6可保证高强度,且塑性、韧性不变,显著提高疲劳寿命。一般来说,疲劳强度随着钢硬度的增大而呈直线增加关系,然而当硬度超过500HV时,疲劳强度与硬度的直线增加关系取决于钢中夹杂物、表面脱碳程度和表面缺陷。因此,夹杂物的存在将降低钢的疲劳强度。降低氧含量,控制钢中夹杂物的组成、形态和分布成为高强度弹簧钢生产的重点。

生产中应采用电炉大配碳量,减少精炼过程中的增碳量,避免增碳剂带入夹杂物与气体。提高铁液热装比,缩短冶炼时间,减少因电弧电离空气使钢液吸气的趋势。控制电炉出钢碳含量,以降低钢中初始氧含量。入炉铁液+生铁约占30%,炉料配w(C)≥0.3%,熔化期碳的氧化量在30%~40%,熔清后w(C)>0.15%,在氧化期造好泡沫渣,控制脱碳速率。

尽管采取了上述保证措施,但在实际生产中,弹簧钢60Si2Mn钢的中心偏析、内部裂纹、中心疏松、钢中气体含量超过级别的质量问题时有发生,特别是白点质量问题,是很多弹簧钢生产企业一直关注的问题。本节将展示60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点的显微特征,如图8-28~图8-32所示。

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图8-28 60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点低倍形貌

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图8-29 白点区与扩展区形貌

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图8-30 白点解理断裂区形貌(www.xing528.com)

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图8-31 白点核区的流水波纹状特征

断裂首先发生在白点区,并以放射状扩展,在棒的边缘有1mm左右的瞬断环形区。

白点区与扩展区有明显的边界,显示不同的断裂机制,右边白点区为解理断裂,左边钢基体为韧性断裂。

在白点解理断裂区中有一块光滑的区域为白点核,裂纹首先在这里萌生。

在非白点区发现一些显微孔洞,表明该试样中含有较多气体。

分析认为,该白点具有典型白点的宏观和微观特征,在白点区可以观察到浮云状、波纹状、碎块状、显微疏松、气孔等微观特征。

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图8-32 非白点区显微孔洞形貌

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