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法蘭大型鍛件的白點問題

更新時間??2022-02-22 08:28 閱讀
白點也稱氫脆,是大型鍛件的主要缺陷,多發生在中碳合金鋼 (馬氏體鋼和珠光體鋼)的鍛件中。鍛件尺寸越大,白點越易形成。鍛造對白點敏感的鋼的大鍛件時應特別注意,尤其是電站的轉子和葉輪等鍛件。白點的特征是在縱向斷口上呈圓形或橢圓形、直徑幾到幾十毫米的銀色斑點,白點鄰近區域沒有塑性變形。裂源為平滑的圓形區域,與軸線平行。
求髙的鍛件應在550-600℃進行預防白點退火。

白點的出現,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應力。因此,對白點不敏感。經過鍛造加工的零件,鍛件內部被壓實,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),并產生相當大的壓力(當鋼中氫的質 量分數為0.001%時,在400℃時,這種壓力可達1200Pa以上),將金屬脹開,產生裂紋并擴展。

 

白點的形成不但與氫有關,而且也與應力有關。奧氏體轉變為馬氏體和分解為珠光體時會產生內應力。鐵素體鋼和奧氏體鋼因冷卻時無相變發生,不會有組織應力產生,所以一般也不出現白點。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定的氫化物和復雜的碳化物阻礙了氫的析出等,也不產生白點。

 

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生的。例如,160mm的馬氏體類合金結構鋼方坯,直到72h后才發現白點。另外,白點開始產生后,在以后的冷卻和放置期間還不斷地擴大和產生新的白點。因此,檢查白點應在冷卻后再隔一段時間進行。

使氫能從鋼坯中充分擴散出來

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生的數值。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白點。因此,對鍛造來講,關鍵問題是制訂合理的鍛后冷卻規范。

 

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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