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1、轴承钢显微孔隙产生的原因及预防措施孟庆武 朱锦(本溪钢铁集团公司)Reasons L eading to M icro2hole in Bearing Steel and Its PreventiveM easuresM eng Qingwu Zhu Jin (Benxi Iron and Steel Group Co. )显微孔隙是轴承钢内部组织缺陷之一,从金 相检验图片上看,为沿晶界断续形成不规则形状 的裂纹或孔隙,显微孔隙缺陷区大都出现于钢材的中心部位,沿轧制方向呈现条带状分布。经分 析,缺陷区有碳化物偏析,局部区域出现大块碳化 物堆积现象。 这种缺陷常发生在铬轴承钢中,在本 钢特钢公司
2、主要出现在 570120规格的产品 中。几年来,特钢公司通过开展一系列工作,对其产生的原因有了一定的认识,采取相应措施,使570120规格材显微孔隙一次合格率由1997年 的86. 85%提高到2001年的96. 69%。1 检验结果及分析1. 1 加热工艺对显微孔隙的影响 轴承钢含碳量为1. 0%左右,属过共析钢。浇铸时一次碳化物(Fe3C)产生枝晶偏析。在加热过 程中,碳化物如不能溶解扩散,在钢材上即产生液 析。但如果加热温度过高,扩散时间过长,低熔点 组元或夹杂物、 共晶碳化物即熔化成液态或半液 态,在外力作用下形成晶间裂纹或沿晶界撕裂,如果在以后的轧制中不能焊合,即形成显微孔隙。 表1
3、为轴承钢显微孔隙与碳化物液析的对 比。表1 轴承钢显微孔隙与碳化物液析对比关系检验批次显孔出现批次液析出现批次 两者同时出现批次2820174881从表1可看出,液析与显微孔隙是对立的,基 本不同时出现。 从统计情况看,产生显微孔隙的炉 号,仪表显示温度为12701295,去除炉温与 钢温的温差,这样钢锭的实际温度为12201240。 根据技术规程,轴承钢合理加热温度应为11801200,因此实际加热温度偏高。另外,在 生产检验中,发现显微孔隙周围有针状碳化物,为过热组织。1. 2 加工工艺对显微孔隙的影响 本钢特钢公司生产的轴承钢规格为 525180 ,其中 52565为300分厂产材,57
4、0120 为650分厂产材,5125180为锻钢分厂产材。 工艺流程如下: (1)52565材炼钢分厂电炉炼钢、 炉外精炼、 真空脱气模 铸610kg锭650分厂加热、650机组开100方坯 300分厂加热、300机组成材;(1)570120材炼钢分厂电炉炼钢、 炉外精炼、 真空脱气模 铸610kg锭650分厂加热、650机组成材;(3)5125180材炼钢分厂电炉炼钢、 炉外精炼、 真空脱气模铸980kg或1445kg锭锻钢分厂加热、5t汽锤 开200方或240方中间坯清理锻钢分厂加 热、2t或5t汽锤成材。 由以上工艺可见, 300分厂比650分厂成材 轧制压缩比大。表2为轴承钢显微孔隙与
5、加工工艺的关系。孟庆武,工程师, 1989年毕业于沈阳冶金机械专科学校锻压工艺及设备专业, 1998年毕业于东北大学工业工程专业,现任本钢特殊钢公司650轧钢分厂生产厂长(117001)。23鞍钢技术 AN GAN G TECHNOLOGY 2003年第1期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.表2 轴承钢显微孔隙与加工工艺的关系规 格检验批次 出现批次 出现率, %52565(300轧钢分厂材)1242211. 69 570120(650轧钢分厂材)111314012. 58 51251
6、80(锻钢分厂材)465132. 79从表2中看出,52565材显微孔隙出现率 最低,而 570120材显微孔隙出现率最高,占总 量的80. 46%。在650分厂产品规格中,57090压缩比为19. 7%11. 9% ,595105压缩比为10. 7%8. 7% ,5110120压缩比为7. 9%617%。 可见,5110120的压缩比最小,日常检验 已证明 5110120显微孔隙出现率最大。 锻造状态下不易出现显微孔隙。在锻造状态下,因应力状态是三向压应力,变形易渗透到中心 部位,焊合作用相对较大,而轧制状态下的应力状 态是两压一拉,变形不易渗透到中心部位,焊合作 用相对较小,因而易形成显微
7、孔隙。 由数据统计可知,轴承钢显微孔隙的显微检验和宏观检验存在对应关系,宏观试片低倍中心 疏松严重,微观则出现显微孔隙,尤其是 5120的 组距出现显微孔隙,其中心疏松不合格率达100%。这是由于加工不当,使钢材心部受力不足 所致。表3反映了显微孔隙与疏松的对应关系。表3 轴承钢显微孔隙与中心疏松的关系类 别疏松合格率, %疏松平均级别有显微孔隙92. 980. 98 无显微孔隙96. 500. 61由以上分析可知,轧制压缩比大小直接影响轴承钢显微孔隙是否能够消除。2 实验结果及分析5110120材最易出现显微孔隙,主要原因 为其压缩比小,轧制变形不易渗透到中心。因此, 如改进轧制道次变形量的
8、分配,适度加大某道次 压下率,也可以使变形渗透到中心部位,增强焊合 作用。表4示出了轧制工艺的改变对显微孔隙的影响。表4 轧制工艺改变对显微孔隙的影响锭 型工艺(进行35炉试验)显微孔隙出现率, %610kg轧制(5120的预备方产 5120)19. 15610kg轧制(5130的预备方产 5120)2. 30从表4可看出,将650轧机一架入二架预备 方由 5120的145137改为 5130的155170,保证二、 三架轧件充满孔型,加大道次变形量,则 一次合格率明显提高,说明采用加大预备方的方 法是可行的。3 显微孔隙预防与消除措施结合显微孔隙形成原因分析,在650轧钢分 厂采取如下措施,
9、可以预防并消除显微孔隙。(1)控制加热温度加热温度过高会引起显微孔隙,加热温度得 当,可以预防显微孔隙。 轴承钢钢锭的加热温度应 控制在11801200,炉内气氛的温度应控制在12301250。(2)控制出钢速度根据加热炉情况,轴承钢控制1150以上的 扩散时间为2. 5h左右,对应出钢速度控制在45 支?h,可以保证钢锭内外加热温度均匀、 组织一 致。(3)改进轧制工艺改一架入二架由 5120的预备方变为 5130的预备方,增加二架道次压下量,使变形渗透到中 心,增强焊合作用。4 结论650轧钢分厂对轴承钢钢锭通过采取控制加 热温度11801200, 1150以上的扩散时间2. 5h左右,对应出钢速度控制在45支?h,改一架 入二架由 5120预备方变为 5130预备方,增加二 架道次压下量等措施,减少或消除了显微孔隙。(编辑 孙永方) 收稿日期: 2002- 08- 1833孟庆武 朱锦 轴承钢显微孔隙产生的原因及预防措施 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
