大型锻件的白点和氢脆缺陷危害性很大,因此需要防止锻件后白点和氢脆的热处理,同时去除锻造应力,降低硬度,细化晶粒。现在我们将了解大型锻件锻件后热处理的白点为大家做介绍。
一,钢中白点的基本概念
1,白点的危害性是钢中氢引起的内部裂纹。当固态钢中氢含量过高时,钢明显变脆。本质上,白点也是脆性损伤。白点的存在急剧降低了钢的机械性能,特别是横向塑性和韧性,成为最危险的断裂源,严重影响了零件的使用性能和使用寿命。因此,一旦在锻件中发现白点,锻件必须报废;
2,白点的形状是锻件纵向断裂面上边缘清晰的圆形或椭圆形银白色斑点;横向低倍试片上有几毫米长、最大几十毫米长的小发丝裂纹;
3,锻造后,在1.3白点应力、热应力、组织应力,特别是组织应力)在1.3白点和形成温度的组合作用下产生。当锻件毛坯冷却到相对较低的温度时,白点的形成温度约为℃至室温;
4,氢与应力在白点形成中的相互关系文献[2作者指出:钢中含有足够的氢是形成白点的必要条件。内应力的存在可以促进白点的形成。因此,过饱和氢含量是产生白点的罪魁祸首,而内应力是罪魁祸首非常透彻地说出了两者之间白点的关系;
5,白点的三个特点①白点从未在锻件表面形成。根据相关数据,其形成始终在锻件内部,含有白点的区域与锻件表面相当长,约5Omm;②锻件后,当锻件冷却到相对较低的温度℃至室温时形成的,而是逐渐形成的。③从停锻到出现白点需要一段时间,称为白点形成的妊娠期或潜伏期。妊娠长度取决于钢的氢含量和锻件的厚度。
二,锻造成型后,大型锻件的热处理称为锻造后的热处理。锻造后热处理的主要目的是去应力,重结晶细化晶粒,同时去氢
1,重结晶处理大型锻件经过多次重结晶处理,细化晶粒,改善组织,提高性能;
2,除氢退火将锻件中的氢降低到极限含氢量以下,使其分布均匀,避免白点和氢脆的危险。由于氢在7相和a相中的溶解度和扩散系数不同,特别是氢在a相中的溶解度低,扩散系数大,氢在退火过程中不断扩散。氢退火通常与重结晶结合。退氢温度通常为℃。退火后应尽快冷却,以防止新的内应力。一般冷却分为两个阶段:℃以上。由于钢材塑性好,内应力不易形成,冷却更快;oc以下,冷却速度会放慢。对于合金元素多、性能要求高的锻件,锻件后需要一次甚至多次重结晶热处理,以改善锻件的组织和性能。
三,影响锻件敏感性的主要因素是钢的氢含量。钢的氢含量越高,白点的敏感性就越大。钢中的氢可以是原子状态、分子状态或化合物状态,原子氢对白点的形成起着决定性的作用。
1,降低钢中氢含量的主要途径①炼钢真空脱气或真空铸造。对于一些要求较高的锻件,可采用电渣重熔技术,进一步提高钢的纯度。②锻后热处理:去氢退火,使钢中的氢扩散。
2,防止白点的措施包括两个方面:一是尽量减少钢液中的氢含量,为钢坯中的氢扩散创造条件;二是减少冷却过程中钢坯产生的内应力,特别是组织应力。为了降低钢的氢含量,冶炼过程中尽量少用或不使用腐蚀严重的废钢;使用新烘烤或加热的石灰;使用加热铁合金;炼钢工具应充分干燥和烘烤,铸造系统应干燥;钢水温度不宜过高,以免过度吸收氢气,保证钢液沸腾时间足够长,有利于脱氢。炉渣不宜过薄,最终渣应适当粘稠等。
四,锻造后大型锻件不需要氢退火
1,控制钢材含氢量。国内外相关行业(锻造、热处理)一致认为锻件氢含量在(2-3)×10以下时,可避免白点。因此,①一般大型锻件含氢量≤(2)×10时;②重要大型锻件含氢量×1O时。此时,钢中的氢含量已降低到钢无白点的极限氢含量,因此不会产生白点。锻造后不能进行热处理,以消除氢退火,但不能忽视重结晶。锻炼后热处理去氢退火是钢液冶炼过程落后、水平低的产物。
2,目前国内特钢纯度水平。钢液的纯度是保证锻件的关键环节。目前,通过生产设备的引进和技术改造,我国主要特钢企业的生产工艺和技术水平有了很大的提高。通常采用的冶炼方法是:电炉粗炼+二次精炼。二次精炼通常采用喷粉法、真空碳脱氧法(VCD)、钢包精炼法(VAD、CF)、大气吹氧氩脱碳法和电渣重熔法。钢中氢、氧、氮可通过二次精炼控制在较低水平。目前纯度可达~IJEH≤(2)×lo~,[o]≤(15)×lo一,[N]≤(5O)×lo_。纯度已达到国际先进水平。当锻件氢含量为(3~7或更高)×lo时,毫无疑问,大型锻件的热处理必须在锻造后立即进行。
五,大锻件锻后热处理注意事项
1,钢材的采购和储备。钢的采购应在春夏秋冬季节进行挑选,为保证钢材在纯洁度方面达到合格标准,避免每年梅雨季节对钢材的影响,在钢材的量上要有一定的储备,在保证质量的前提下备足钢材。
2,白点灵敏度。在锻造过程中,其表面的氢气很容易膨胀散出,而心部的则不易排出氢气。因此锻造的截面越大,就越容易出现白点。随着锻件截面的增加,钢的离析度越大,就越容易形成白点。锻造表面面积越大,就越容易产生氢气。结果,空心锻件(例如齿圈)的白点敏感度小于实体锻件(例如齿轮轴)。含碳小于0.3的低碳钢白点非常不敏感。碳含量越高,钢白点敏感度越高。锻造后的冷却速率越快,对白点的敏感度越高。
①无白点的钢:例如奥氏体钢.铁素体钢.奥氏体一铁素体钢.莱氏体钢。通常,正常情况下,碳含量低于0.39/6,而含锰量小于0.6的碳钢也不会出现白点。所以不需要在锻制后进行去氢化退火;
②对白点敏感的钢:珠光体钢白点敏感性低,马氏体一珠光体钢白点敏感性高,马氏体钢白点敏感性最高。例如:20Cr2Ni4.18Cr2Ni4W.20CrNi2MO.40CrNi2MO等。含氢量≤(1.8)×l0~马氏体钢白点的限值。
3,对因产生白点而被废弃的大型锻件进行重锻。对于已经有白点的锻件,采用热加工方法,如改锻,可以加工到较小尺寸的零件坯料,改锻后的小尺寸钢坯需进行缓冷退火,可回收部分废弃钢材。
4,在交货时,提供质量检验报告。在交付锻件时,锻造厂必须出具:
①纯性rH].[N].[O];
②化学成分.机械性能;
③锻造比;
④超声探伤及其他相关内容的检验报告。
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