创作者:王继红, 孙秀华, 王 琳, 康爱军, 蔡 清(抚顺市特殊钢材股权有限责任公司研究中心)

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【引言】选用金相检验的方式 , 对4.2t矩形框横截面铸钢件和4t八角形横截面铸钢件及其锻制的110×460Mm镀锌扁钢和 ϕ 250Mm园钢的共晶渗碳体开展了科学研究。结果显示:4.2t矩形框横截面铸钢件比4t八角形横截面铸钢件便于得到 细的共晶渗碳体网, 二种铸钢件锻制的园钢均比镀锌扁钢的共晶渗碳体不匀称度级別低0.5级, 并且镀锌扁钢共晶渗碳体不匀称度角处级別非常、 直线1/4处和芯部4.2t比4t铸钢件的级別低0.5级;园钢亦这般, 边缘级別非常, 直徑1/4处和芯部4.2t比4t铸钢件的级別低0.5级。


关键字: Cr12Mo1V1钢;铸钢件横截面样子;锻制镀锌扁钢和园钢;共晶渗碳体


前言


Cr12Mo1V1钢为高碳钢高铬冷作模具钢, 普遍用以生产制造高精密、 寿命长的冷工磨具, 钢中带有不分布均匀的共晶渗碳体, 易导致磨具在煅造或热处理工艺时裂开、 超温及形变, 并且磨具在应用全过程中也易出現碎裂等缺点 [1] , 因而, 需要对Cr12Mo1V1钢的共晶渗碳体不匀称度开展检测, 并对达标级別有一定规定。


伴随着磨具样子的进口替代和复杂, Cr12Mo1V1钢尺寸较大原材料需要量扩大的另外, 对共晶渗碳体不圴匀度的规定更为严苛, 不仅达标级別加严, 并且检测部位都不局限性在基本的镀锌扁钢直线和园钢直徑的1/4处, 只是规定在相对性于磨具应用的部位开展检测。因为Cr12Mo1V1钢的共晶渗碳体随规格的扩大不匀称度加剧 [2] , 因此, 科学研究尺寸较大原材料的不一样部位的共晶渗碳体不匀称性至关重要, 并采取有效的对策加以控制, 以考虑磨具的恰当应用。文中对矩形框横截面铸钢件和八角形横截面铸钢件及其锻制的镀锌扁钢和园钢的共晶渗碳体开展了科学研究, 为具体生产制造和磨具应用出示参照。


实验钢的成分、 生产工艺流程、 实验方式


实验钢的成分如表1所显示。



实验钢的生产工艺流程:30t EAF+LF+VD冶炼厂→模铸4.2t矩形框横截面铸钢件和4t八角形横截面铸钢件→铸钢件加温→2,000t快锻机锻制110×460Mm镀锌扁钢和 ϕ 250Mm园钢→不锈钢板材淬火→取片检测。

实验方式 :各自沿镀锌扁钢截面直线1/4处和园钢截面直徑1/4处割除金相分析试件, 经碾磨、 打磨抛光、 4%氰化钠酒精溶液浸蚀后, 依据B/T14979-1994 《钢的共晶碳化物不均匀度评定法》 规范中第四定级图对实验钢的共晶渗碳体不圴匀度开展鉴定及剖析。


3 实验結果与剖析


3.1 铸钢件的共晶渗碳体剖析


Cr12Mo1V1属莱氏体钢, 铸钢件冷疑全过程中, 脱溶产生共晶反映产生鱼骨头状的莱氏体沿位错网络状凝结, 铸钢件的冷疑速率越快, 初凝越少, 铸钢件的晶体细微, 则共晶渗碳体网细微 [3] 。依据铸钢件凝结的平方米根基本定律, 即铸钢件凝结层薄厚(S/mm)与初凝(t/min) 的平方根正相关, 公式计算为:S=Kt 1/2 , 式中K为凝结指数, 一般为5毫米/min 1/2[4] , 实验铸钢件的横截面规格及按计算公式的初凝如表2所显示。由表2能够看得出, 4.2t矩形框横截面铸钢件的横截面总面积与4t八角形横截面铸钢件的横截面总面积非常 (二者横截面总面积之比0.98) , 但4.2t铸钢件的初凝则较短, 是4t铸钢件的0.6倍。不难看出, 4.2t铸钢件的晶体要细于4t铸钢件, 共晶渗碳体网还要细于4t铸钢件, 表明4.2t矩形框横截面铸钢件比4t八角形横截面铸钢件便于得到 细的共晶渗碳体网。



依据凝结基础理论, 铸钢件分成3个晶区, 即表面细微等轴晶区、 中间柱状晶区、 心部粗壮等轴晶区, 表面细微等轴晶是由激冷造成 , 中间柱型和芯部粗壮等轴晶与冷疑标准相关, 如脱溶成份和溫度、 钢锭模溫度和构造等 [5] 。由于实验铸钢件的共晶渗碳体沿位错网络状溶解,因此共晶渗碳体也分成3个区, 即表面细微等轴网状结构区、 中间柱型网状结构区、 心部粗壮等轴网状结构区, 并且表面细微等轴网状结构与激冷相关, 中间柱型和芯部粗壮等轴网状结构与冷疑标准相关。因为实验的4.2t矩形框横截面铸钢件比4t八角形横截面铸钢件的初凝短而便于得到 细的共晶渗碳体网, 因此4.2t矩形框横截面铸钢件与4t八角形横截面铸钢件的共晶渗碳体对比, 表面细微等轴网状结构共晶渗碳体二者非常, 中间柱型和芯部粗壮等轴网状结构共晶渗碳体4.2t矩形框横截面铸钢件细于4t八角形横截面铸钢件。


3.2 镀锌扁钢和园钢的共晶渗碳体剖析


Cr12Mo1V1铸钢件经热处理后, 如图所示1a所显示的铸钢件锻造态网状结构共晶渗碳体沿形变方位呈带条状或网状结构延伸, 形变充足时呈带条状如图所示1b所显示, 形变不充足时网络状如图所示1c所显示。实验镀锌扁钢和园钢的共晶渗碳体如图2所显示, 按GB/T14979-1994规范中第四定级图鉴定的共晶渗碳体不匀称度级別如表3所显示。




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图1 Cr12Mo1V1铸钢件锻造态和热处理后的共晶渗碳体

a — —铸钢件锻造态的网状结构共晶渗碳体

b — —形变充足的带条状共晶渗碳体 

c — —形变不充足的网状结构共晶渗碳体



图2 实验镀锌扁钢和园钢的共晶渗碳体

a—4.2t铸钢件锻制的镀锌扁钢 a 1 —角处 b 1 —直线1/4处 c 1 —心部

b—4.2t铸钢件锻制的园钢 a 2 —边缘 b 2 —直徑1/4处 c 2 —心部

c—4t铸钢件锻制的镀锌扁钢 a 3 —角处 b 3 —直线1/4处 c 3 —心部

d—4t铸钢件锻制的园钢 a 4 —边缘 b 4 —直徑1/4处 c 4 —心部


由图2和表3由此可见, 不管4.2t矩形框横截面铸钢件, 還是4t八角形横截面铸钢件, 二者锻制的园钢均比其镀锌扁钢共晶渗碳体不匀称度级別低0.5级;4.2t矩形框横截面和4t八角形横截面二种铸钢件锻制的镀锌扁钢共晶渗碳体不匀称度级別角处非常、 直线1/4处和芯部4.2t比4t铸钢件的级別低0.5级, 二种铸钢件锻制的园钢共晶渗碳体不匀称度级別与锻制的镀锌扁钢类似, 边缘非常、 直徑1/4处和芯部4.2t比4t铸钢件的级別低0.5级。


Cr12Mo1V1钢煅造比能够体现共晶渗碳体的形变状况, 煅造比大, 共晶渗碳体形变充足 [6] , 因此, 危害实验镀锌扁钢和园钢的共晶渗碳体除铸钢件的共晶渗碳体外, 还与煅造比相关, 铸钢件的共晶渗碳体网细, 煅造比大, 镀锌扁钢和园钢便于得到 细的共晶渗碳体网。


实验铸钢件以及锻制镀锌扁钢和园钢的横截面平面图如图所示3所显示, 煅造例如表4所显示。


由图3和表4由此可见, 不管4.2t矩形框横截面铸钢件, 還是4t八角形横截面铸钢件, 锻制的镀锌扁钢和园钢煅造比 (横截面总面积比) 虽非常, 但横截面直线或直徑比园钢超过镀锌扁钢, 园钢约是镀锌扁钢的2倍, 因此, 实验的镀锌扁钢和园钢对比, 园钢比镀锌扁钢的共晶渗碳体形变充足, 不匀称度级別低。



图3 实验铸钢件以及锻制镀锌扁钢和园钢的横截面平面图



实验镀锌扁钢和园钢的煅造比非常, 共晶渗碳体不匀匀度关键由铸钢件的共晶渗碳体决策, 依据对实验铸钢件的共晶渗碳体剖析結果, 4.2t矩形框横截面铸钢件与4t八角形横截面铸钢件的表面细微等轴网状结构共晶渗碳体非常, 中间柱型和芯部粗壮等轴网状结构共晶渗碳体4.2t铸钢件细于4t铸钢件, 因此, 4.2t矩形框横截面和4t八角形横截面二种铸钢件锻制的镀锌扁钢 (或园钢) 共晶渗碳体不匀称度对比, 角处 (或边缘) 级別非常、 直线 (或直徑) 1/4处和芯部4.2t比4t铸钢件的级別低。


4 结果


(1) Cr12Mo1V1钢4.2t矩形框横截面铸钢件比4t八角形横截面铸钢件便于得到 细的共晶渗碳体网, 表面细微等轴网状结构共晶渗碳体二者非常, 中间柱型和芯部粗壮等轴网状结构共晶渗碳体4.2t矩形框横截面铸钢件细于4t八角形截面铸钢件。