大型锻件的缺陷与对策:偏析

原野

　　钢中化学成分与杂质分布的不均匀现象，称为偏析。一般将高于平均成分者，称为正偏析，低于平均成分者，称为负偏析。尚有宏观偏析，如区域偏析与微观偏析，如枝晶偏析，晶间偏析之分。
& n' W" ]% r9 y5 J9 c1 P　　大锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关，而钢锭偏析程度又与钢种、锭型、冶炼质量及浇注条件等有关。合金元素、杂质含量、钢中气体均加剧偏析的发展。钢锭愈大，浇注温度愈高，浇注速度愈快，偏析程度愈严重。
0 u3 e- x8 @' ~0 q　　(1)区域偏析
/ Y4 K- X4 r: k8 u9 `  f　　它属于宏观偏析，是由钢液在凝固过程中选择结晶，溶解度变化和比重差异引起的。如钢中气体在上浮过程中带动富集杂质的钢液上升的条状轨迹，形成须状∧形偏析。顶部先结晶的晶体和高熔点的杂质下沉，仿佛结晶雨下落形成的轴心∨形偏析。沉淀于锭底形成负偏析沉积锥。最后凝固上部区域，碳、硫、磷等偏析元素富集，成为缺陷较多的正偏析区。
4 t& {1 S' f0 D　　防止区域偏析的对策是：
　　1)降低钢中硫、磷等偏析元素和气体的含量，如采用炉外精炼，真空碳脱氧(VCD)处理及锭底吹氩工艺。
0 o$ M2 ^3 K8 N0 s( ]. x# v6 ^　　2)采用多炉合浇、冒口补浇、振动浇注及发热绝热冒口，增强冒口补缩能力等措施。
, x7 i' J9 Z) m# u0 C  W" b　　3)严格控制注温与注速，采用短粗锭型，改善结晶条件。
( P" n7 y) F" Q2 g4 T+ c/ y　　在锻件横向低倍试片上，呈现与锭型轮廓相对应的框形特征，亦称框形偏析。因锭中偏析带在变形时，沿分模面扩展而呈现为框形。偏析带由小孔隙及富集元素构成，对锻件组织性能的均匀性有不良的影响。
　　电渣重熔以其纯净度高、结晶结构合理，成为生产重要大锻件钢坯的方法，但是如果在重熔过程中电流、电压不稳定，则会形成波纹状偏析。当电流、电压增高时，钢液过热，结晶速度减缓，钢液中的溶质元素在结晶前沿偏聚形成富集带；当电流、电压减小时，熔质元素偏聚程度减小，这种周期性的变化，便形成了波纹状的偏析条带。
, C; k; S9 k  o0 P! Y# Y: {( _  ]0 n　　区域偏析在横向低倍酸浸试片上呈分散的深色斑点状，称之为点状偏析。
　　(2)枝晶偏析
! e# ?8 R. I0 X. W$ z- O　　它属于微观偏析。树枝状结晶与晶间微区成分的不均匀性，可能引起组织性能的不均匀分布。采用扫描电镜(SEM)、波谱仪(WDS)、能谱仪(EDS)进行微区观察和成分分析可以检出并阐明原因，一般通过高温扩散加热，锻压合理变形与均匀化热处理可以消除或减轻其不良影响。
6 S4 P: g" B+ j5 e1 X. E5 `$ C; `& Y文章关键词： 锻件