Cr12系列高合金钢过烧废品的产生

liyanfeng1

这是我公开发表的论文的一部分，与各位交流，具体看附件，详情搜百度


Cr12系列高合金钢过烧废品的产生　　
Cr12系列高合金钢有Cr12、Cr12W、Cr12MoV、Cr12Mo1V、Cr12Mo1V1等。这类钢因成份复杂，合金元素含量高，铸态时基体有莱氏体共晶组织。该类钢有变形抗力大，锻造温度区间窄等特点，在工业生产中常出现烧坏废品。过烧的钢不能锻造，一锻即发生碎裂。裂纹粗糙，裂口宽而深，周围伴有小裂纹，断面呈浅灰蓝色。断口粗糙得象豆腐渣。过烧的钢在金相组织上表现出如下特征：
1)过烧时晶界上出现莱氏体，并呈薄膜状分布；
2)严重过烧时，晶界上出现因氧化而形成的氧化物，使晶间结合力完全消失，显微上能见到沿着氧化物分布的小裂纹。
3)光学金相检验时，断口呈现石状，灰色无金属光泽，在淬火并高温回火状态下，塑性与冲击韧性严重降低，热处理不能消除。
一、过烧产生原因
当钢加热到接近其熔化温度（称为过烧温度），并在高温下保温时间过长，不仅晶粒粗大，而且由于晶界发生局部熔化，氧化物气体进一步侵入晶界，使金属氧化，结果导致强度和塑性大大降低。锻造时产生碎裂，这种现象称为过烧。只有晶界发生熔化，且氧化性气体侵入晶界，使金属氧化，才算是真正意义上的过烧。如果没有出现晶界被氧化的情况，只有晶界熔化，并不应简单算作过烧，应称为严重过热。在工业生产中常以Cr12系列钢发生一锻即裂来判断是否发生过烧。笔者认为在工业生产中，多数情况下由于晶界熔化，塑性急剧降低，一锻即开裂，从而导致氧化性气体沿开裂处侵入，形成晶间氧化物，最终导致过烧。既是说：晶界熔化→锻裂→晶界氧化→过烧。过去曾认为已过烧的钢就是废钢。这主要是因为弱化的晶界发生了锻裂而且没有补救措施来焊合裂缝。文献（2）认为如果过烧不严重而且在随后的锻造操作中锻件没被损坏，就可以消除过烧的影响。
二、Cr12MoV钢高温塑性试验
对具有如下成分的Cr12MoV钢进行了高温塑性试验：
C        Si        Mn        S        P        Cr        Ni        Mo        V
1.6        0.25        0.25        0.017        0.03        11.65        0.34        0.54        0.23
在直接加热到试验温度和加热到1200℃保温5分钟后冷却到不同温度时进行了拉伸试验。试验结果如图（2）。

从该图可以看出1200℃时Cr12MoV延伸率δ、面缩率ψ都是很低的，随着试验温度的降低，塑性值有了相当大的提高。试验结果表明，在1200℃下，因共晶组成成份的熔化削弱了晶界的联系，使塑性剧烈降低。另一方面，试样经降温处理后，δ、ψ塑性值都得到了较大程度的恢复。显然，是经降温处理使熔化的晶界重新凝固，晶粒间的联系得以加强的结果。
三、工业生产实践的验证
某厂供应外商一批出口钢材SKD11,相当于中国牌号Cr12Mo1V1，生产数据如表（3）
锭型        支数        截面尺 寸        锻造加热温度
及保温时间        产品规格        锻比        晶粒度
3.15吨        11支        方480        1160-1180℃/6h        Φ170-260        4.8-11.3        5-8级
     表3    SKD11钢生产技术参数
在生产过程中按规定的加热制度保温后出炉锻造，连续三支钢锭出现开锻即裂的情况。用红外高温仪对开裂钢锭和加热炉中剩余的钢锭进行了温度测试。开裂钢锭表面温度1150℃，裂缝处温度1210℃，加热炉仪表温度1170℃，炉中钢锭温度1240℃。据此可以判断，由于实际炉温高和长时间的保温透烧，钢锭晶界已处于熔化状态，因此，一锻即裂情况发生。随后对炉中剩余的8支钢锭逐一采取了出炉空冷5—10分钟，再进行小压下量锻造的方法。结果均未出现一锻即裂的情况。本次生产情况统计如表（4）
序号        钢锭温度        措施        开锻温度        锻造质量        检验结果
1-3        1240℃        出炉既锻        1210℃        开锻即裂        裂废
4-11                空冷5-10分钟        1070℃        未裂        晶粒度5-6级
      表4   SKD11钢生产统计情况
生产实践表明，尽管晶界发生了熔化，但由于没氧化，在空冷降温过程中，熔化的晶界重新凝固，晶粒间的联系得以加强，因此塑性得到了一定程度的恢复。足够大的变形程度（锻造比）也使熔化又重新凝固的大晶粒破碎细化，最终获得了符合要求的5—8级晶粒度。
四、结论
结合高温塑性试验及生产实践的验证，可以得到以下结论：
1、生产实际中，由于晶界熔化导致开锻即裂情况的发生，氧化性气体由开裂处侵入晶界，形成过烧；
2、晶界处于熔化状态下立即进行空冷降温处理，塑性得到一定程度恢复，再施以小压下量锻造，可以避免一锻即裂情况的发生；
3、晶界发生熔化又重新凝固的钢料，经过足够大的变形锻造比加工后可以获得满意的晶粒度。