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法蘭大型鍛件的白點問題
白點的出現(xiàn),是由于煉鋼時鋼液中吸收的氫在鋼錠凝固時析出的結果。鋼錠和鑄鋼件因為內(nèi)部有許多較大的可容納空氣的孔隙,氫析出時不會造成很大的內(nèi)應力。因此,對白點不敏感。經(jīng)過鍛造加工的零件,鍛件內(nèi)部被壓實,較大的可容納空氣的孔隙被鍛合。在冷卻過程中,析出的氫原子在鍛件內(nèi)部一些顯微空隙處結合成分子(或與鋼中的碳反應形成甲烷CH4),并產(chǎn)生相當大的壓力(當鋼中氫的質 量分數(shù)為0.001%時,在400℃時,這種壓力可達1200Pa以上),將金屬脹開,產(chǎn)生裂紋并擴展。
白點的形成不但與氫有關,而且也與應力有關。奧氏體轉變?yōu)轳R氏體和分解為珠光體時會產(chǎn)生內(nèi)應力。鐵素體鋼和奧氏體鋼因冷卻時無相變發(fā)生,不會有組織應力產(chǎn)生,所以一般也不出現(xiàn)白點。萊氏體鋼冷卻時雖有較大的組織應力,但由于氫在這些鋼中形成穩(wěn)定的氫化物和復雜的碳化物阻礙了氫的析出等,也不產(chǎn)生白點。
氫原子的積聚及裂紋擴展需要時間。因此,白點常常是鍛件冷卻至室溫后幾小時、幾十小時、甚至更長的一段時間后才產(chǎn)生的。例如,160mm的馬氏體類合金結構鋼方坯,直到72h后才發(fā)現(xiàn)白點。另外,白點開始產(chǎn)生后,在以后的冷卻和放置期間還不斷地擴大和產(chǎn)生新的白點。因此,檢查白點應在冷卻后再隔一段時間進行。
由于白點主要是鋼中氫和組織應力共同作用引起的,因此設法除氫和消除組織應力就可以避免白點的產(chǎn)生,其中首先應是除氫。最徹底的辦法是從熔煉工藝著手,使氫在鋼中的含量減少到不致引起白點產(chǎn)生的數(shù)值。嚴格控制煉鋼操作過程,采用真空澆注等是很有效的措施。如果煉鋼過程中氫含憊不能控制在2cm3/100g以下,則必須在鍛后采用合理的除氫冷卻規(guī)范,決不允許最后直接空冷到室溫。壓力加工的鋼材如果木存在白點,以后用這些鋼坯鍛造成的鍛件就不會再出現(xiàn)白點。因此,對鍛造來講,關鍵問題是制訂合理的鍛后冷卻規(guī)范。
法蘭大型鍛件的氫含量很不均勻,由表面向中心逐漸遞增,可相差 1.5~2倍。緩冷時氫氣的逸出只在表面發(fā)生,中心部分仍然保留較多的氫。因此,為了消除白點,大鍛件的鍛后冷卻應緩慢,盡量減小各種應力,在氫擴散速度最快的溫度區(qū)間(550-600℃),長時間保溫進行等溫退火,使氫能從鋼坯中充分擴散出來。要求髙的鍛件應在550-600℃進行預防白點退火。
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