大型鍛件的缺陷與對策:偏析

　　鋼中化學(xué)成分與雜質(zhì)分布的不均勻現(xiàn)象，稱為偏析。一般將高于平均成分者，稱為正偏析，低于平均成分者，稱為負(fù)偏析。尚有宏觀偏析，如區(qū)域偏析與微觀偏析，如枝晶偏析，晶間偏析之分。

　　大鍛件中的偏析與鋼錠偏析密切相關(guān)，而鋼錠偏析程度又與鋼種、錠型、冶煉質(zhì)量及澆注條件等有關(guān)。合金元素、雜質(zhì)含量、鋼中氣體均加劇偏析的發(fā)展。鋼錠愈大，澆注溫度愈高，澆注速度愈快，偏析程度愈嚴(yán)重。

　　(1)區(qū)域偏析

　　它屬于宏觀偏析，是由鋼液在凝固過程中選擇結(jié)晶，溶解度變化和比重差異引起的。如鋼中氣體在上浮過程中帶動富集雜質(zhì)的鋼液上升的條狀軌跡，形成須狀∧形偏析。頂部先結(jié)晶的晶體和高熔點的雜質(zhì)下沉，仿佛結(jié)晶雨下落形成的軸心∨形偏析。沉淀于錠底形成負(fù)偏析沉積錐。后凝固上部區(qū)域，碳、硫、磷等偏析元素富集，成為缺陷較多的正偏析區(qū)。

　　防止區(qū)域偏析的對策是：

　　1、降低鋼中硫、磷等偏析元素和氣體的含量，如采用爐外精煉，真空碳脫氧(VCD)處理及錠底吹氬工藝。

　　2、采用多爐合澆、冒口補(bǔ)澆、振動澆注及發(fā)熱絕熱冒口，增強(qiáng)冒口補(bǔ)縮能力等措施。

　　3、嚴(yán)格控制注溫與注速，采用短粗錠型，改善結(jié)晶條件。

　　在鍛件橫向低倍試片上，呈現(xiàn)與錠型輪廓相對應(yīng)的框形特征，亦稱框形偏析。因錠中偏析帶在變形時，沿分模面擴(kuò)展而呈現(xiàn)為框形。偏析帶由小孔隙及富集元素構(gòu)成，對鍛件組織性能的均勻性有不良的影響。

　　電渣重熔以其純凈度高、結(jié)晶結(jié)構(gòu)合理，成為生產(chǎn)重要大鍛件鋼坯的方法，但是如果在重熔過程中電流、電壓不穩(wěn)定，則會形成波紋狀偏析。當(dāng)電流、電壓增高時，鋼液過熱，結(jié)晶速度減緩，鋼液中的溶質(zhì)元素在結(jié)晶前沿偏聚形成富集帶；當(dāng)電流、電壓減小時，熔質(zhì)元素偏聚程度減小，這種周期性的變化，便形成了波紋狀的偏析條帶。

　　區(qū)域偏析在橫向低倍酸浸試片上呈分散的深色斑點狀，稱之為點狀偏析。

　　(2)枝晶偏析

　　它屬于微觀偏析。樹枝狀結(jié)晶與晶間微區(qū)成分的不均勻性，可能引起組織性能的不均勻分布。采用掃描電鏡(SEM)、波譜儀(WDS)、能譜儀(EDS)進(jìn)行微區(qū)觀察和成分分析可以檢出并闡明原因，一般通過高溫擴(kuò)散加熱，鍛壓合理變形與均勻化熱處理可以消除或減輕其不良影響。

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