耐磨钢的裂纹缺陷

耐磨钢很容易出现裂纹,这是由于耐磨钢中碳、锰、磷的含量比较高,材料的导热性低,铸态组织中大量的网状碳化物,线收缩以及受阻收缩都较大等因素,导致耐磨钢易于产生热裂和冷裂。据统计,在生产中,由于耐磨钢热裂和冷裂而造成的废品要占总废品的70%。因此研究耐磨钢的裂纹倾向问题,了解裂纹产生的原因和寻求防止裂纹出现的方法是生产中迫切要解决的问题。

(一)热裂
在高温凝固阶段,当金属中形成了枝晶骨架已具有收缩能力时,金属的收缩受到阻碍,在金属中最薄弱的部位产生裂纹。如热节点、薄厚壁交接处或是低熔点物质集中的部位。热裂裂纹因其形成过程的特点决定了它的特征,往往是不规则的、断断续续的裂纹,裂纹表面往往具有氧化的颜色。在裂纹附近金属有脱碳现象。另外,当热裂产生时,在金属枝晶之间尚有未凝固的液膜。

(二)冷裂 在低温阶段,金属已冷到弹性变形的温度范围.由于金属中应力,或是相变应力。在一种或几种应力的综合作用下,当应力超过材料的强度极限时,产生了冷裂。冷裂总是出现在有拉应力的部位。在有内部缺陷和结构上应力集中的部位更容易出现。 (三)化学成分及其他因素对耐磨钢裂纹产生的影响

1.化学成分的影响 耐磨钢的化学成分对裂纹产生的影响是比较明显的。化学成分中的碳磷、锰硅是主要作用。

(1)碳的影响 碳含量愈高愈容易热裂,这是因为尽管碳含量增加线收缩率降低,但是结晶间隔扩大了,得到了粗大枝晶的结晶组织。这种组织使凝固后期液膜分布不均,在相同的液相数量时,枝晶粗大液膜较厚,容易在拉伸作用下开裂。枝晶粗大在液固两相区中固相数量相对较少时就能相互搭接成骨架,并开始线收缩,扩大了形成热裂的温度范围。粗大枝晶组织的强度和塑性较差,即使在完全凝固之后高温下的性能也是较低的,在收缩力的作用下很容易开裂。粗大的枝晶组织形成过程中必然伴随有较严重的枝晶偏析。除此之外,在枝晶之间富集低熔点物质和夹杂物,扩大了枝晶之间存在液膜的液膜期,这也严重削弱了晶间强度。在粗大的枝晶之间必然其有较严重的显微疏松,这些都是促使热裂容易形成的因素。

的影响以热裂环进行试验时得出,当碳含量从1.0%增加到 1.4%时热裂纹的宽度从4mm扩大到9mm,.碳含量增加扩大结晶间隔,使结晶组织粗大,使奥氏体中析出的碳化物也较粗大和集中。这使铸态时钢的性能更脆,也容易形成冷裂。 从以_上各个方面来看,形成粗大枝晶组织是极为不利的。碳含量的增加使这些不利因素的影响远远超出可以减少线收缩的有利影响。最终表现为使热裂倾向增加。

(2)磷的影响
磷也促进热裂的形成。当磷含量从0.02%增加到0.14%时,热裂纹的宽度从2mm增大到8nun。这是由于磷含量高时,磷以共晶形式在枝晶之间析出,减弱了晶间强度的原因造成的。磷的这种有害作用当其含量达到0.06%时即显示出来。而磷的有害作用又和碳含量有关,碳含量愈高,磷促使热裂形成的作用愈严重。当钢中碳含量高于1.3%,磷含量高于0.09%时热裂倾向就较严重了。因此为防止热裂。希望钢中磷含最低于0.(17% - 0.08%。

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