Primero, cicatrices
Cicatrices metálicas o no metálicas en la superficie del acero que no están soldadas a la base. Algunas partes están conectadas a la matriz y tienen forma de lengua; algunas de ellas son independientes de la matriz y tienen escamas. Este último a veces se cae durante el procesamiento, formando hoyos. Las cicatrices causadas por la fabricación de acero (fundición) suelen tener inclusiones no metálicas visibles a simple vista. Las cicatrices producidas por el laminado de acero generalmente se denominan "cicatrices de rodamiento" y, por lo general, solo hay óxido de hierro debajo de las cicatrices.
Las principales razones de las cicatrices en la fabricación de acero (fundición) son:
(1) No se toman medidas antisalpicaduras para el lingote superior o el lingote inferior se abre con demasiada fuerza, lo que provoca marcas de salpicaduras.
(2) La escoria protectora del lingote inferior tiene un rendimiento deficiente o el cristalizador no está limpio y seco, lo que provoca la aparición de inclusiones, burbujas y piel pesada en la superficie o subsuperficie del lingote de acero (tocho de colada continua). .
(3) Los defectos graves en la pared del molde o las altas temperaturas de fundición provocan cicatrices convexas y adherencias del molde, que se transforman en cicatrices después del laminado o la forja.
Las razones de las cicatrices en el laminado de acero son:
(1) Los defectos o el funcionamiento inadecuado de un rodillo (vertical) o dispositivo guía antes del producto terminado provoca protuberancias convexas, orejas y rayones. en la pieza enrollada Lesiones, se forman cicatrices después de volver a enrollarla.
(2) La limpieza con llama del tocho es demasiado intensa o los residuos no se eliminan, y la materia extraña cae sobre el tocho y forma cicatrices.
Los defectos de las costras afectan directamente a la calidad estética y a las propiedades mecánicas del acero. No se permiten cicatrices en el acero acabado. La parte cicatrizada se puede pulir y el tamaño del acero pulido debe cumplir con los estándares. Para reducir y eliminar las cicatrices, por un lado, se deben mejorar los procesos y operaciones relevantes en la fabricación y laminación del acero y, por otro lado, los defectos superficiales de la palanquilla de acero se deben limpiar o pelar por completo.
En segundo lugar, grietas
Hay muchos nombres según la forma de la grieta y la causa de su aparición, como grietas por tracción, grietas transversales, grietas, líneas capilares, grietas por explosión. (grietas), fragilidad Grietas (corrección de grietas), grietas por rodadura y grietas por corte. Casi todos los procesos, desde la fabricación de acero y el laminado hasta el procesamiento profundo del acero, tienen factores que pueden provocar grietas.
(1) Fabricación de acero
El contenido de azufre y fósforo en el acero es alto, y la resistencia y plasticidad del acero son bajas la temperatura del lingote (fundición a presión y colada continua); es demasiado alta y la velocidad de fundición es demasiado rápida, el proceso de fundición es incorrecto, el diseño de la lingotera y el cristalizador no es razonable, la intensidad de enfriamiento es insuficiente o el enfriamiento es desigual, lo que resulta en una capa fría demasiado delgada o una tensión local excesiva; la lingotera tiene defectos graves o la tapa aislante está instalada incorrectamente, lo que hace que el lingote se solidifique. Cuando está suspendido, el mal rendimiento de la escoria del molde, las mareas del molde y diversas operaciones de fundición provocarán una mala calidad de la superficie del lingote de acero y formarán grietas; el acero.
(2) Laminación de acero (forja)
Grietas causadas por temperaturas de calentamiento desiguales o sobrecalentamiento de lingotes y palanquillas de acero; calentamiento o enfriamiento excesivo de acero con alto contenido de carbono, limpieza excesiva de llama o llama; corte de acero Si el acero es demasiado bajo, causará grietas; si la tensión de enderezamiento del acero es demasiado grande, los tiempos de enderezamiento son demasiados y no hay un tratamiento térmico adecuado, es fácil causar grietas. Las grietas causadas por un tratamiento térmico deficiente de tuberías y alambres de acero estirados en frío o por un decapado excesivo de las piezas de acero son propensas a agrietarse por cizallamiento en la zona azul frágil. Los procesos de soldadura inadecuados pueden provocar grietas en las soldaduras o zonas afectadas por el calor.
Las grietas afectan directamente a las propiedades mecánicas y a la resistencia a la corrosión del acero, y no se permiten grietas en el acero acabado. Las grietas se pueden pulir y el tamaño del acero pulido debe cumplir con los estándares. Para prevenir o reducir las grietas del acero, en primer lugar, se deben mejorar los procesos relacionados, como la fabricación de acero, el laminado de acero y el procesamiento profundo del acero; en segundo lugar, se deben limpiar las partes defectuosas de las palanquillas de acero y se pueden pelar las palanquillas de acero con usos importantes.
En tercer lugar, quedan cavidades de contracción
Durante el proceso de solidificación del acero fundido, debido a la contracción del volumen, el núcleo del lingote de acero o la palanquilla de colada continua no se puede llenar completamente, lo que da como resultado una formación tubular. o agujeros dispersos. Antes del procesamiento térmico, el cabezal de corte es demasiado pequeño o la cavidad de contracción es profunda, lo que resulta en una eliminación interminable, y la parte restante se denomina residuo de la cavidad de contracción.
La cavidad de contracción residual se distribuye en el centro superior del lingote de acero y recorre la parte superior del lingote de acero, lo que se denomina cavidad de contracción primaria. Dado que la lingotera diseñada es delgada o pequeña en la parte superior y grande en la parte inferior, durante el proceso de fundición y solidificación, todavía queda acero fundido sin solidificar en el centro del lingote debajo de la sección transversal del lingote, que no se puede llenar completamente en la etapas posteriores de solidificación. Los agujeros formados se denominan agujero de contracción secundaria.
Existe una diferencia esencial entre la cavidad de contracción primaria y la cavidad de contracción secundaria. El primero sólo aparece en la cabeza del Yuanbao, mientras que el segundo puede aparecer en las partes superior, media e inferior del Yuanbao. Aparecen arrugas irregulares, grietas o agujeros en el área central de la primera muestra decapada con cavidad de contracción. A menudo va acompañado de una grave inclusión de escoria, segregación de componentes y holgura sobre o cerca de ella. No hay inclusión de escoria en o cerca de la cavidad de contracción secundaria, pero hay segregación para producir carbono. Las cavidades de contracción primaria residuales y las cavidades de contracción secundaria con penetración de aire no se pueden soldar durante la laminación (forja), mientras que las cavidades de contracción secundaria aisladas del aire y las cavidades de contracción en palanquillas de colada continua generalmente se pueden soldar durante la laminación sin afectar la calidad del acero. .
La cavidad de contracción residual daña gravemente la continuidad del acero y es un defecto inadmisible en el acero. Inevitablemente aparecerán grietas en la palanquilla durante el proceso de laminación (forja). Para evitar la aparición de cavidades de contracción, es necesario diseñar correctamente las dimensiones de la lingotera y la tapa aislante, y utilizar escoria protectora excelente, agente de aislamiento térmico (agente generador de calor) y tablero aislante para controlar las cavidades de contracción de la cabeza del lingote y asegúrese de que esté cortada durante la apertura del tocho. Controle que la velocidad de tracción no sea demasiado rápida y que la temperatura no sea demasiado alta para evitar la contracción.
Cuarto, delaminación
La estructura de dos capas que aparece en la matriz de acero no se combina entre sí. La delaminación es generalmente paralela a la superficie de procesamiento de presión y hay líneas negras en las secciones longitudinales y transversales de las muestras de bajo aumento. Las grietas aparecen cuando la delaminación es severa y las grietas a menudo contienen óxido de hierro, inclusiones no metálicas y sustancias de segregación severa.
Las cavidades de contracción del lingote de acero apagado y las bolsas de aire y los orificios de cola del lingote de acero en ebullición no se pueden soldar entre sí para causar delaminación después del laminado (forjado). Las grandes inclusiones y la severa segregación de componentes en el acero también pueden producir delaminación. La delaminación es un defecto que no se permite que exista en el acero y afecta gravemente el uso del acero.
Las medidas para prevenir defectos de delaminación son:
(1) La fabricación de acero necesita purificar el acero, reducir la segregación, las cavidades de contracción, las bolsas de aire y las grandes inclusiones no metálicas, y evitar la formación media. de la grieta del tocho de colada continua.
(2) Al laminar acero, se deben evitar estrictamente las grietas internas cuando se calienta el lingote de acero, y se deben cortar orificios de contracción y orificios de cola en el tocho laminado en bruto.
verbo (abreviatura de verbo) manchas blancas
En las piezas de prueba longitudinales y transversales de acero lixiviadas con ácido aparecen líneas delgadas irregulares de diferentes longitudes. Se distribuye de forma radial, concéntrica o irregular sobre la muestra transversal de bajo aumento, lejos del centro de la pieza de acero o a cierta distancia de la superficie. En la fractura transversal o longitudinal, la sección de acero muestra reflejos blancos redondos u ovalados. El diámetro es generalmente de 3 a 10 mm.
Las manchas blancas en las fracturas longitudinales y transversales de la placa de acero no son obvias, y aparecen manchas blancas largas u ovaladas en la fractura en forma de Z. Cuando se utiliza una superficie de fractura para comprobar si hay manchas blancas, es mejor enfriar y templar la muestra primero.
Aparecen puntos blancos en el tocho, que pueden deformarse o estirarse después del procesamiento de presión, y también pueden soldarse cuando la tasa de reducción es grande.
Los defectos de manchas blancas tienen un gran impacto en las propiedades mecánicas (dureza y plasticidad) del acero. Cuando el plano del punto blanco se tensiona verticalmente, el acero se romperá repentinamente. Por tanto, no se permiten manchas blancas en el acero.
Generalmente se considera que la causa de las manchas blancas es el efecto combinado del alto contenido de hidrógeno en el acero y la tensión estructural. Durante el proceso de transformación de la fase de enfriamiento, la solubilidad del hidrógeno disuelto en austenita se reduce significativamente, y los átomos de hidrógeno precipitados se reúnen en los microporos del acero o alrededor de las zonas o inclusiones de segregación intergranular, y se combinan para formar moléculas de hidrógeno, generando una enorme presión local. . Cuando esta presión más la tensión de la estructura de cambio de fase excede la resistencia del acero, se producirán grietas que formarán manchas blancas.
Las manchas blancas aparecen principalmente en acero con alto contenido de carbono, acero martensítico y acero bainítico. Los aceros austeníticos y los aceros ferríticos con bajo contenido de carbono generalmente no presentan manchas blancas.
Las principales medidas para eliminar las manchas blancas son mejorar la operación de fundición, utilizar un tratamiento al vacío, reducir el contenido de hidrógeno en el acero fundido y adoptar el proceso de enfriamiento lento del tocho (acero).
6. Aislamiento
La composición del acero es muy desigual. Este fenómeno incluye no sólo la distribución desigual de elementos comunes (como carbono, manganeso, silicio, azufre, fósforo), sino también la distribución desigual de gas e inclusiones no metálicas.
La segregación es causada por la cristalización selectiva del acero fundido durante el proceso de solidificación. La pureza de los núcleos cristalinos en la primera cristalización es alta y las impurezas permanecen en el acero fundido después de la cristalización. Por tanto, el acero fundido en el frente de cristalización es rico en impurezas como carbono, azufre y fósforo. A medida que la temperatura disminuye, las impurezas se solidifican entre las dendritas o forman bandas de segregación de diversos grados.
Además, a medida que disminuye la temperatura, disminuye la solubilidad del gas en el acero fundido, las burbujas flotan en el frente de cristalización y el acero fundido enriquecido con impurezas forma una zona de segregación en forma de tira a lo largo de la trayectoria cuesta arriba. La segregación se puede dividir en segregación cuadrada, segregación en forma de "V", segregación en forma de "V", segregación puntual, segregación central y segregación intergranular. Debido a las diferentes ubicaciones de segregación en el lingote, las formas de segregación en la muestra de bajo aumento también son diferentes.
Además, un funcionamiento inadecuado del proceso de aleación por desoxidación puede provocar graves desequilibrios en la composición. La escoria del molde es arrastrada hacia el acero fundido, provocando una carburación local. Estos factores normalmente dan como resultado una mayor segregación del producto de acero que la causada por la cristalización fraccionada.
La segregación afecta a las propiedades mecánicas y a la resistencia a la corrosión del acero. Una segregación severa puede causar una fractura frágil del acero y dañar la máquina durante el trabajo en frío, por lo que no se permite que la segregación exceda el nivel permitido.
El grado de segregación suele estar relacionado con el tipo de lingote de acero, el grado del acero, la operación de fundición y las condiciones de fundición. A medida que aumentan la temperatura y la velocidad de fundición, la segregación de elementos de aleación, impurezas y gases se vuelve más grave. La agitación electromagnética del acero fundido continuo puede reducir el grado de segregación. Además, mejorar la limpieza del acero fundido es una medida importante para reducir la segregación.
Siete. Inclusiones no metálicas
El acero contiene sustancias no metálicas que tienen una composición diferente a la del metal base. Destruye la continuidad y la isotropía de la matriz metálica.
Según el origen de las inclusiones no metálicas, se pueden dividir en inclusiones endógenas, inclusiones exógenas y sus mezclas.
(1) Las inclusiones endógenas se forman por diversas reacciones físicas y químicas durante el proceso de cristalización por desoxidación, principalmente los productos de reacción de oxígeno, azufre, nitrógeno y otros componentes del acero, como el Al2O3. Las inclusiones endógenas se caracterizan por partículas pequeñas y distribución uniforme en el acero, que están estrechamente relacionadas con los métodos de desoxidación y la composición química.
(2) Las inclusiones extrañas se refieren a sustancias extrañas como materiales refractarios, escoria de horno, escoria de cuchara y escoria protectora mezcladas en acero. Las características de las inclusiones extrañas son gran tamaño, composición y estructura complejas, distribución irregular y alta probabilidad. La oxidación secundaria del acero fundido por el aire formará inclusiones. Durante el proceso de fabricación de acero, las inclusiones exógenas y las endógenas a menudo forman una mezcla de ambas, que tienen las mismas características, lo que dificulta a los inspectores distinguir sus fuentes. Las inclusiones no metálicas se pueden dividir en inclusiones submicroscópicas, inclusiones microscópicas e inclusiones de partículas grandes según su tamaño de partícula. Sus tamaños de partícula son 65438 ± 000 μm respectivamente. A menudo aparecen grandes inclusiones en la zona de sedimentación y en las zonas subcutáneas de los lingotes. Incluso en la zona del arco superior del acero fundido se encuentran a veces grandes inclusiones.
Según las propiedades de las inclusiones no metálicas, se pueden dividir en inclusiones plásticas e inclusiones quebradizas.
(1) Las inclusiones plásticas se deforman con el metal durante el procesamiento en caliente, como el MnS; sin embargo, las inclusiones frágiles, como el Al2O3, se rompen a medida que el metal cambia durante el procesamiento en caliente. Cuando el punto de fusión de las inclusiones no metálicas es particularmente alto, los efectos de vida en el acero existen en forma sólida. Esta inclusión no metálica no se deforma ni se agrieta durante el procesamiento térmico y mantiene su forma original, como el estaño. Para inclusiones con puntos de fusión muy bajos, se excluyen del licor madre de cristalización final. En este momento, la mayor parte precipita a lo largo de los límites de los granos de austenita primarios en forma de una película de red, como FeS.
Las inclusiones no metálicas en el acero tienen diferentes efectos sobre la resistencia, el alargamiento, la tenacidad y la resistencia a la fatiga del acero. De acuerdo con los requisitos de la aplicación, los grados de inclusión de acero se evalúan de acuerdo con los estándares nacionales de China para inclusiones no metálicas. No se permite que existan en el acero inclusiones de partículas grandes que perjudiquen gravemente el rendimiento del acero.
Para garantizar la limpieza de los sistemas de roscado y fundición, se pueden utilizar medidas de refinación fuera del horno, como soplado de argón, lavado de escoria, pulverización de polvo, tratamiento al vacío y fundición protectora, para reducir la no contaminación. Inclusiones metálicas en acero.
8. Soltura
La microestructura de las muestras de corrosión por ácido caliente de acero moldeado no es densa. Hay muchos poros y pequeñas manchas negras en la sección transversal de la muestra de corrosión ácida caliente del acero, lo que demuestra que la estructura no es densa. Cuando estos poros y pequeñas manchas negras se distribuyen por todo el ejemplar se denomina porosidad, y cuando se concentran en el centro se denomina porosidad central. En la muestra longitudinal grabada con ácido en caliente, los poros muestran franjas de diferentes longitudes, pero si se observan cuidadosamente o con una lupa de 8 a 10 aumentos, las franjas no tienen profundidad. Al observar los poros o rayas con un microscopio electrónico de barrido, se puede encontrar que las puntas de las dendritas tienen las características de superficie libre de los cristales metálicos.
La causa de los poros está relacionada con la contracción por condensación y la cristalización por segregación del acero fundido. Durante el proceso de cristalización del acero fundido, las dendritas que cristalizan primero son relativamente puras, mientras que las dendritas son ricas en elementos segregados, gases, inclusiones no metálicas y una pequeña cantidad de acero fundido no consolidado. Las dendritas no pueden llenarse completamente durante la solidificación final. , formando así unos diminutos poros.
Durante el proceso de procesamiento en caliente, los poros del acero se pueden mejorar enormemente, pero cuando el lingote de acero tiene poros graves, una relación de compresión insuficiente o un diseño de orificio incorrecto, los poros seguirán existiendo después del procesamiento en caliente. La porosidad severa se considera un defecto del acero. Cuando la porosidad es severa, las propiedades mecánicas del acero se verán afectadas hasta cierto punto. Sin embargo, de acuerdo con los requisitos para el uso del acero, el nivel de porosidad del acero se puede evaluar según la tabla estándar.
Mejorar la pureza del acero fundido, acelerar la velocidad de enfriamiento, la agitación electromagnética de colada continua y reducir las dendritas pueden reducir los poros.
9. Estructura en Bandas
Después del trabajo en caliente, la microestructura del acero estructural con bajo contenido de carbono, ferrita y perlita, se dispone en paralelo a lo largo de la dirección de laminación y se distribuye en tiras, formando una estructura en Banda. de acero.
Suele haber tres mecanismos para la formación de estructuras en bandas:
(1) Generalmente, en el acero con bajo contenido de carbono, cuando las impurezas como el fósforo y el azufre se enriquecen en las dendritas, el acero Las inclusiones no metálicas se alargan después del tratamiento térmico. Como el sulfuro y la austenita, primero precipita la ferrita a lo largo de las inclusiones de sulfuro durante el proceso de enfriamiento, formando una banda de ferrita. Al mismo tiempo, cuando se forma ferrita, se descarga carbono a ambos lados de la banda de ferrita y también se forman bandas de perlita.
(2) Cuando el contenido de manganeso en el acero bajo en carbono es alto, los componentes secos de las primeras dendritas solidificadas son puros, formando bandas de ferrita. Las dendritas contienen impurezas como manganeso, carbono, azufre y fósforo, y las bandas de ferrita también expulsan carbono a las dendritas para formar bandas de perlita.
(3) Cuando la temperatura final de laminación en caliente es baja, la laminación por zonas de doble fase también puede formar una estructura en forma de banda.
La estructura en bandas es esencialmente una manifestación de la estructura desigual del acero, que afecta el rendimiento del acero y produce anisotropía. La estructura en forma de banda reduce la plasticidad, la tenacidad al impacto y la contracción del área del acero, especialmente las propiedades mecánicas transversales.
De acuerdo con los requisitos de aplicación del acero, el grado de estructura de banda del acero se puede evaluar con referencia a las imágenes de los estándares nacionales de clasificación de estructura de banda de China.
Reducir las inclusiones y la segregación de dendritas en el acero es la principal medida para reducir las estructuras bandeadas en el acero.
Notas:
El acero al carbono generalmente se templa mediante enfriamiento con agua, pero cuando se templa acero al carbono pequeño y mediano, especialmente el acero No. 45 con un diámetro de 8 a 12 mm, las grietas son propensas. Este es un problema complejo y las medidas tomadas son agitar rápidamente la muestra en el agua durante el enfriamiento o utilizar enfriamiento con aceite para evitar grietas. El acero empacado, desnudo y doméstico debe pintarse en los extremos según el grado del acero. Consulte el estándar GB/T699-88 para obtener más detalles.