含硼鋼裂紋產生機理及控制
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硼在周期表中位于第二周期在碳前面并緊挨著,它和氮、氧都有很強的親和力,和碳也能形成碳化物B4C。
鋼中含B時,B和N極容易結合生成BN,并在晶界沉淀。含B鋼的BN晶界析出物很細小,連續釘扎在奧氏體和基體變形處,降低了晶界的流動性,使再結晶溫度提高。由于再結晶受阻,晶界不能遷移,應力在晶界處集中而不能消除。從而引起晶界的脆化,使鋼的裂紋敏感性增加。
而且B在鋼中分布極不均勻,傾向于在晶界發生強烈偏聚。在鋼中加入B與其它合金元素相比,具有不同的作用,這是由于B在鋼中的熔解度低,與鋼中晶體缺陷有強烈的相互作用,極易產生晶界內吸附,即B原子偏聚在晶界上,對鋼的相變過程及工藝性能、力學性能產生不利影響。
另外,含硼鋼在850-950℃和1250℃以上存在著低塑性溫度區;如果矯直時鑄坯溫度位于氮化物析出的高峰溫度區,將會引起鋼的脆化,矯直變形下鑄坯振痕波谷處易產生裂紋。
生產中一般采用以下措施控制含硼鋼的裂紋:
1、掌握加B時機
在加入硼前應保證加鋁脫氧完全,再加鈦定氮。B鐵的加入時機在喂Ga-Fe線進行變性處理之后,以減少B與N的結合幾率,從而減少BN的生成。
2、其他元素控制
1)鋼中N含量控制
根據含硼鋼的特性研究分析,含硼鋼的晶間析出與N相關,因此控制氮含量是控制含硼鋼形成氮化物的關鍵。控制鋼水的N含量要在轉爐、精煉、連鑄多個工序進行控制。
2) 加鈦固氮
TiN的析出順序在BN之前,通過Ti來形成TiN,奪取BN形成所需的氮,抑制細小的BN、AlN粒子的析出,改善高溫塑性。
3、冷卻制度
通過二冷弱冷模型建立,優化二冷噴嘴布置,使鑄坯出矯直區的溫度達到950℃以上,保證含硼鋼晶界脆性區的矯直。
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