浅议硬线钢中夹杂物及对其性能影响.pdfVIP

浅议硬线钢中夹杂物及对其性能的影响 1 2 王国栋 吕亚伟 （1张家口宣龙高线有限责任公司 ；2.宣钢焦化厂；河北 宣化 075100） 摘要：钢中夹杂物虽然不多，但对性能的影响却不可忽视。夹杂物对钢力学性能和工艺性能的影响， 主要是降低材料的塑性，韧性和疲劳性能，尤其当夹杂物以不利的形状及分布存在时，对材料机械性能的 影响更为严重。 关键词：硬线钢 夹杂物 断裂 0前言 钢中夹杂物严重破坏了金属基体的连续性，造成应力集中，使钢的力学性能显著下降。 例如，在低碳钢的轧制过程中，铁素体则以非金属夹杂物为核心，形成沿夹杂物延伸方向的 ［1］ 带状组织 。带状组织是造成钢材各向异性的主要原因，它使钢的横向塑性、韧性明显降 低。特别是局部出现较粗大的带状组织将严重影响钢的力学性能。带状组织严重时，还会影 响到钢的切削加工性。钢材若出现了带状组织，加工时其表面光洁度就差，渗碳时易引起不 均匀，热处理时易变形且硬度不均匀。因而，硬线钢组织应当尽量避免网状渗碳体和淬火组 织（马氏体和屈氏体区域）。 1硬线钢中夹杂物的分类 按不同的标准可以将夹杂物进行分类，如按夹杂物的来源区分，则可以分为内生夹杂物 和外来夹杂物；按夹杂物的化学性质又可以分为，氧化物系、硫化物系、氮化物系夹杂物。 而对于进过轧制变形后的硬线钢而言，把夹杂物按照其塑性变形情况来加以区分则显得更加 妥当。 ［2］ 钢在加工变形中，各类夹杂物的变形性不同，按其变形能力可分为三类 。 1.1脆性夹杂物 一般指那些不具有塑性变形能力的简单氧化物、双氧化物、氮化物和不变形的球形(或 点状)夹杂物。对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形的过程中，夹杂物与钢基体相比 变形甚小，由于夹杂物和钢基体之间变形性的显著差异，势必造成在夹杂物与钢基体的交界 面处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂。 1.2塑性夹杂物 这类夹杂物在钢经受加工变形时具有良好的塑性，沿着钢的流变方向延伸成条带状。属 于这类的夹杂物有：含 SiO量较低的铁锰硅酸盐、硫化锰等。硫化锰是具有高变形率的夹 2 杂物，即夹杂物与钢基体的变形相等，它从室温一直到很宽的温度范围内均保持良好的变形 性，由于硫化锰与钢基体的变形特征相似，所以在夹杂物与钢基体之间的交界面处结合很好， 毫无产生微裂纹的倾向，并沿加工变形的方向呈条带状分布。硅酸盐的变形特征是在低温下 变形率较低，温度达到800℃～1300℃时，变形率急剧增高。在正常轧制温度条件下，硅酸 盐夹杂物比其他氧化物具有较高的变形能力，当热加工的温度恰当时，硅酸盐的变形率与基 体相似，沿着加工变形方向呈连续的条带状分布。 1.3半塑性变形夹杂物 半塑性变形的夹杂物一般指各种复合的铝硅酸盐夹杂物，其中作为夹杂物的基体，在热 加工变形过程中产生塑性变形，但分布在基体中的夹杂物（如铝酸钙、尖晶石型的双氧化物 等）不变形，夹杂物随着钢基体的变形而延伸，而脆性夹杂物不变形，仍保持原来的几何形 状，因此将阻碍邻近的塑性夹杂物自由延伸，而远离脆性夹杂物的部分沿着钢基体的变形方 向自由延伸。 2夹杂物对钢的性能影响 钢中非金杂夹杂物虽然为数不多，但对性能的影响却不容忽视。夹杂物对钢力学性能和 工艺性能的影响，主要是降低材料的塑性、韧性和疲劳性能，尤其当夹杂物以不利的形状及 分布特征存在时，对材料机械性能的影响更为严重。 钢中非金属实杂物的危害性就在于它破坏了钢基体的均匀连续性，造成了应力集中，促 进了疲劳裂纹的产生，并在一定条件下加速了裂纹的扩展，从而加速了疲劳破坏的过程。下 面仅就夹杂物对钢材性能的影响作简单介绍。 2.1夹杂物与钢的强度 钢中形成的非金属夹杂物，对钢的抗拉强度通常没有显著的影响。硫含量比较少的时候 对屈服强度和抗拉强度都没有影响。但是如果夹杂物的数量比较多，使钢的延伸率低到很低 的水平，致使试样在颈缩前破