大、小規(guī)格結(jié)構(gòu)鋼低倍組織評級圖間的差異及聯(lián)系

摘要：GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》是目前國內(nèi)唯-鋼鐵型材、扁材低倍組織缺陷評級圖，但樣品缺陷的大、小與樣品規(guī)格不成正比。筆者結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的修訂，闡述了大、小規(guī)格評級圖間的差異及聯(lián)系。

GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》是在GB1979-1980《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》的基礎(chǔ)上增加廬<40～小規(guī)格低倍偏析評級圖和筍>250mm大鍛材低倍評級圖基礎(chǔ)上修訂而成的?！督Y(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》是國內(nèi)鋼鐵行業(yè)和機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)、使用者對型材低倍組織、缺陷評級、判定的唯-標(biāo)準(zhǔn)。太鋼作為國內(nèi)特大型特鋼企業(yè)先后承擔(dān)了GB1979-1980和GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》的起草、修訂工作。在此，將制作大、小規(guī)格評級圖的原則略作闡述，僅供大家參考。

1 評級圖的制作

GB/T1979-1980《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》在執(zhí)行20年來，對保證和提高我國鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量起到了巨大的作用，尤其是特鋼企業(yè)的不銹鋼、碳素鋼、純鐵、合金結(jié)構(gòu)鋼的軋材、鍛材、鋼坯等均參照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行內(nèi)部試驗(yàn)及出廠產(chǎn)品的檢驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)對鋼鐵行業(yè)型材的生產(chǎn)及質(zhì)量保證起到了非常重要的作用，但近年來，隨著鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是連鑄技術(shù)的發(fā)展和型材產(chǎn)品規(guī)格的上、下擴(kuò)展，GB/T1979-1980《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》的評級范圍已不適應(yīng)生產(chǎn)者和用戶的使用。為此修訂出臺了GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》。該標(biāo)準(zhǔn)包含了Φ6～Φ300mm型材低倍組織、缺陷評級圖。

2 大、小缺陷評級圖

在此僅以其中疏松評級圖為例。疏松缺陷在酸浸試片上表現(xiàn)為組織不致密，呈分散在試片上的暗點(diǎn)和空隙。在塑性加工前、后，暗點(diǎn)和空隙數(shù)目發(fā)生了變化，但無-定規(guī)律，如Φ16mm線材的疏松缺陷基本消失。

3 討論

①鑄錠組織不均勻、晶粒粗大、氣孔、夾雜物多。鑄造缺陷(氣孔和縮松)在大規(guī)格鋼材上更容易腐蝕，容易判定缺陷類型和級別。

②鋼錠經(jīng)熱加工大變形后的組織細(xì)密，部分氣孔、縮孔和縮松能鍛合，使缺陷種類減少，級別減輕。Vxw中國熱處理技術(shù)網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術(shù)信息網(wǎng)站 熱處理技術(shù)網(wǎng) CHTE

③在金屬鑄錠中含有的夾雜物(有塑性夾雜物，還有脆性夾雜物等)多分布在晶界上。在金屬變形時，晶粒沿變形方向伸長，塑性夾雜物也隨著變形-起被拉長，而脆性夾雜物被打碎呈鏈狀分布，致使缺陷擴(kuò)展。經(jīng)再結(jié)晶后，晶粒被細(xì)化，而夾雜物卻依然成條狀和鏈狀被保留下來，形成了鍛造流線。

在變形過程中，由于邊界摩擦的作用，大變形區(qū)與剛性區(qū)之間無明顯的過渡區(qū)，在兩區(qū)之間形成了劇烈的剪切變形帶;隨著變形的增大，變形區(qū)經(jīng)較大的變形后，材料內(nèi)部的受力情況將發(fā)生變化。變形繼續(xù)增大時，則表現(xiàn)為剪切帶開始移動并引起剛性區(qū)逐層進(jìn)人塑性狀態(tài)。在上述條件下，加之夾雜物和粗大晶界的存在，裂紋非常容易在夾雜物和晶界處產(chǎn)生。如徽粗過程中，在與砧面接觸的剛性區(qū)和中間部分的大變形區(qū)之間的剪切帶中變形非常劇烈，當(dāng)變形達(dá)到某-特定值時，原剛性區(qū)開始發(fā)生變形致使載荷急劇增大，此時常導(dǎo)致缺陷擴(kuò)展。

采用云紋法研究了夾雜物、空洞等缺陷處的微觀變形分布情況，證明了缺陷的形貌直接影響應(yīng)力集中程度，剪切變形和缺陷局部應(yīng)力的綜合作用致使缺陷之間金屬基體斷裂，微小夾雜物通過裂紋相連，然后夾雜擠人裂紋，直至形成更大的夾雜性裂紋。

在鍛造過程中，大型鍛件內(nèi)部存在的夾雜物和粗大的晶界是引起材料損傷的原因。研究夾雜物的變形行為及其對金屬基體變形的影響表明，在800-1200℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，裂紋產(chǎn)生存在3種形式：

①夾雜物處基體形成空洞，空洞長大直至匯合;

②夾雜物與基體脫開形成空洞，然后沿界面擴(kuò)展到基體直至斷裂;

③裂紋萌生于晶界，沿晶界擴(kuò)展至斷裂。

傳統(tǒng)的鍛造工藝僅考慮打碎鑄態(tài)組織、消除空洞性缺陷，而沒有考慮夾雜物和晶粒、晶界的影響，致使大型鍛件廢品率較高。采用合理的工藝參數(shù)避免了夾雜性裂紋的形成，打碎了鑄態(tài)組織，消除了空洞性缺陷，而且將損傷與高溫修復(fù)規(guī)律用于生產(chǎn)實(shí)踐，通過高溫和塑性變形修復(fù)大型鍛件中已存在的缺陷，通過變形量和溫度控制晶粒組織，減少粗晶晶界損傷發(fā)生，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高了產(chǎn)品合格率。

4 結(jié)論

(l)經(jīng)過不同道次的軋制及鍛造后，鋼材的低倍組織、缺陷發(fā)生了變化，但組織、缺陷的變化與鋼材規(guī)格的變化不成正比。因此，評級圖在不同規(guī)格間不能等比例使用或換算。

(2)偏析缺陷經(jīng)軋制及鍛造后缺陷集中、致密。對鋼材橫向性能影響更為嚴(yán)重。在修訂小規(guī)格評級圖時，對級別要求更嚴(yán)。

(3)疏松(含夾雜物)缺陷經(jīng)變形后，塑性夾雜物變成帶狀，而脆性夾雜物被軋碎成為多個缺陷。缺陷數(shù)量增多，面積縮小，評級級別可適當(dāng)放松。

(4)裂紋經(jīng)加工后有些焊合，含夾雜物或已被氧化了的裂紋擴(kuò)展為大裂紋。

(5)晶粒經(jīng)加工后細(xì)化，組織更致密。