优质碳素结构钢圆坯的原位统计分布表征与其微观组织及力学性能的相关性研究.pdfVIP

第22卷 增刊 矿 冶 Vo1．22，Suppl 2013年 11月 MININC ＆ METALLURGY November 2013 文章编号：1005-7854(2013)SO一0107-05 优质碳素结构钢圆坯的原位统计分布表征与 其微观组织及力学性能的相关性研究 李冬玲 高 永 文志昊 王海舟 (钢铁研究总院，北京 100081) 摘 要 ：采用金属原位统计分布分析技术、金相法和硬度分析仪对 35号碳素结构钢圆坯边部区域进 行了分析。结果表明，铸坯 由于电磁搅拌工艺的引入而存在明显的白亮带 ，原位统计分布分析显示 C、 Si、Mn和 P在此有 明显 的负偏析 。白亮带两侧的晶粒组织差别较大 ，左侧珠光体 的面积百分数 明显高 于右侧 ，C、Si、Mn和 P的含量分布也有较大差别。C、Mn等元素的成分分布与珠光体 的分布密切相关。 另外维氏硬度的分布与 C、Mn和si的成分分布趋势极为相似 ，可见 C、Si和 Mn成分 的偏析导致 了铸坯 维氏硬度的不均匀。 关键词 ：原位统计分布分析；白亮带；等轴晶；柱状晶；维氏硬度 中图分类号 ：0657．3I 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn2013．z1．026 碳素结构钢的用途广泛 ，通过改变钢连铸坯 的 分分布与材料硬度分布的相关性。 内部质量 ，可以获得性能优异的优质钢材 。电磁搅 1 试验部分 拌工艺 ¨就可以获得质量较高的钢坯 ，但也会 由于 液面波动 ，在二冷区和凝固末端产生 白亮带，造成局 35号钢连铸 圆坯主要成分 (％)：C0．33、P 部 的微观组织结构和成分的不均匀。而钢材的力学 0．022、S0．001、Si0．187、Mn0．530。从圆坯边部截 性能与其成分分布和微观组织结构密切相关 ，因此 取一块 140mm×80mm样品，如图1a黑框所示 ，对 为了生产优 良性能的优质钢材 ，必须研究成分分布 、 样 品表面磨光并酸蚀 ，观察其低倍组织。然后再 次 微观组织结构与其力学性能的相关性 ，从而指导生 用铣床铣去酸影响区，采用 OPA进行成分分布分 产 。原位统计分布分析技术能实现大尺度截面上的 析 。扫描范 围为 106mm ×52mm。并采用硬度计 成分偏析 、疏松和夹杂物分析 ，并给 出定量表征参 对图 1b所标 的虚线处从左至右逐点依次测定其维 数，是连铸坯质量控制的有力检测手段 。 氏硬度 。主要仪器有 OPAl00金属原位分析仪 ， 本文以直径650mm的35号钢圆坯为试样 ，分 NEOPHOP一32高倍显微镜 ，ComputestSC便携式硬 析面为圆坯 的横向截面 ，由于在凝 固末端加入 了电 度计 。 磁搅拌，大大扩大了圆坯的等轴晶区域 ，但在中心等 轴晶和边部柱状 晶区域的交界处存在一条 白亮带。 2 结果与讨论 ， 本文对 圆坯边部等轴晶和柱状晶交界处一个较大范 2．1 圆坯的低倍组织 围的区域采用火花源原位统计分布分析技术进行成 先用 1：1盐酸水溶液热腐蚀表面磨光后 的样 分分布分析，同时采用金相法对圆坯的微观组织结