特殊钢缺陷—白点(最新版）
&特殊钢缺陷—白点(最新版）
东北大学&&& 丁
针对目前公司在冶炼9Mn2V，40CrNiMo等钢时出现白点的情况，我简单介绍一下白点形成原因，条件，机理及解决办法。
白点的特征
许多研究结果表明：白点是钢热压力加工后的冷却过程中形成的，即先在钢中出现的白点裂纹，然后在继续冷却或低温停留时不断扩大及产生新的白点。白点形成的温度多在250-100℃左右。
并不是所有的钢中均会发现白点，并且各种钢对产生白点的倾向也是不同的。对白点敏感性较大的钢有：铬钢，铬镍钢，铬钼钢，锰钼钢，铬锰钢，锰铜钢。铬锰钼钢，铬镍钼钢，铬镍钨钢等。以含碳大于0.30%,铬大于1%，镍大于2.5%的马氏体级铬镍钢，铬镍钼及铬镍钨钢白点敏感最大。此外含碳约1%的轴承钢也具有较大的白点敏感性。
铁素体级钢，奥氏体级钢及莱氏体钢在生产实践中未发现过白点，因此被认为是对白点不敏感的钢。
钢的白点敏感性不仅认为与化学成分有关，且与钢锭的冶炼方法及锻件的大小有关。一般讲碱性平炉钢的白点敏感性要远比酸性平炉钢和碱性电炉钢为大。钢锭及锻件尺寸愈大愈容易形成白点。白点敏感性与热轧及锻压加工后的冷却条件有关，随着冷却速度的增大，白点敏感性增高。
白点形成条件
根据大量学者研究表明，综合起来可归纳为以下几点：
A 钢中的氢含量，但这并不是唯一的条件，必须在其他因素的共同影响才会使钢出现白点。
钢中的应力这种应力可归纳为组织转变的应力，变形应力与冷却时产生的应力，至于钢中的偏析与夹杂物对白点的形成也有一定的影响，这种影响可视为因为它们而使钢的应力增大和构成薄弱的部分（如显微空隙）
白点与锰含量的关系：
钢中锰含量与白点关系明显。在氢含量一定的条件下，随着锰含量的增加白点出现几率明显增加，见图1
白点与轧材规格：
棒材规格与白点产生关系明显。若轧材后道工序没有缓冷设施，则棒材规格愈大白点出现率愈高。真空脱气装置可减少白点出现率，但不能杜绝白点，对大规格特殊棒材而言，轧后热处理可杜绝白点的产生。
白点与钢水清洁度：
研究表明：白点容易在有夹杂物，马氏体，成分偏析的地方出现。钢中很低等级的硫化物可减少白点，但不能杜绝白点。虽然钢中硫化物已经很低，但只要有硫化物，氢就要向夹杂物周围扩散并很快超过可产生白点的极限浓度从而导致裂纹产生。对20钢数据统计表明，由下图可看出钢中硫化物级别与白点的级别关系明显。
3）白点形成原因
由于氢所引起的一种内部裂纹缺陷。溶解在钢液中的氢，在钢锭凝固时留在钢中形成的固溶体，呈过饱和状态，如果将已经凝固，但尚未冷却下来的钢锭送去轧制或锻造时，则在热加工后的冷却过程中，氢开始析出，它们将首先扩散到金属中的空隙处，并产生一定的压力。如果冷却较慢或钢锭尺寸不大，则氢可通过扩散逸出，因而不会造成大的危害，但在快速冷却时，氢来不及逸出，则就可能在钢材中心部位在250-100
度之间形成白点。
4）防止白点的方法
通过查阅大量文献资料，我总结了应该注意以下几点：
钢中的氢主要来源是所用的炉料及还原期加入的渣料或空气中带来的氢源。由于采用的是氧化法或返回法冶炼，高温氧化过程中，可以去除炉料中带进钢中的大部分氢，停止吹氧后，此时钢中氢含量最低。因此钢中的[H]主要来源于：1）还原期加入的潮湿渣料，尤其是石灰。2）电解镍板中含氢量较高，冶炼质量要求高的或镍加入量较大且对氢敏感的含镍钢种，一般都要对镍板进行去氢处理，在还原期加入的镍板，镍板中的氢几乎是100%进入钢液而无法去除的。
所以要加强高温氧化操作。加强铁合金，造渣材料的烘烤温度和烘烤时间，特别是还原期时。镍板使用前要做去氢处理，另外可以使用含镍较高的废合金钢来替代镍板的加入。
冶炼必须使用较为纯净的炉料：尽量少使用锈蚀严重的废钢，不合格的生铁和质量差的刨花，这种刨花含有大量的机油，机油是一种石油制成的产品，主要成分是碳氢化合物，使用过多容易给钢水带来大量的氢，从而给炼钢的去气过程带来困难。再就是使用经过彻底烘烤的铁合金，一般在400℃以上要达到4个小时以上。（注：钒铁不要在高温下烘烤，因为高温条件下钒易被氧化，而采取的措施是低温使其干燥）。
镍及合金铁中的含氢量：单位（cm3/100g）
镍86.2，钛铁46.0，锰铁13.1，钨铁12.8，铬铁11.2，硅铁11.0
在购进原材料的时候一定要尽量使用新焙烧的石灰(主要成分是CaO)，大小应为块状，粉状含水量较大(粉状石灰的主要成分是Ca(OH)2)。另外，堆放的时候不要放在潮湿的地方，石灰特别容易吸水，所以在冶炼的过程中也不要过早地拿出，而是应该用多少拿多少。作为炼钢用的铁矿石也是如此。
D吹氧脱碳：在吹氧的过程中，由于碳的氧化使氢含量降低，随着氧耗的下降，钢中氢回升。钢中的氢含量与吹氧工艺有直接关系。在吹氧脱碳过程中，钢液中形成CO气泡，CO气泡有很强的脱氢作用。在冶炼终了碳很低时，CO浓度也很低，这时H2/H2O的压力逐渐增加，钢中氢回升。熔炼时保证整个熔池内发生足够强烈的沸腾，以期在最大限度内除去氢。冶炼的时候不要随便提高温度，当温度过高，炉内容易吸进水分。
钢锭模内的水分要用热空气吹，吹掉铁锈和灰尘，水分。一方面能提高钢锭的表面质量，另外能去除模内的一部分水分。另外还要加强钢锭模的烘烤。保持浇注系统的干燥。
新补的炉子因为是用新的耐火材料，所以水分要稍大些，所以新炉子烘烤要完全，最初的几炉钢不要冶炼对白点敏感的钢种，例如可以冶炼Cr12。在快要达到炉龄的几炉钢也不要冶炼重要的钢种，再就是要防止炉子冷却设备的漏水。
炉渣不能太稀，终渣要适当稠些，在潮湿季节冶炼的时候要更注意这些。特别是对于白点敏感的钢种，尽量不要选在潮湿的天气冶炼。
H Ar气保护浇注，可防止在浇钢的过程中吸气。
I 电渣重熔过程的防吸氢措施：
1）重熔过程中在结晶器烟罩上设有干燥空气保护,干燥空气的露点达- 40 ℃
2）采用低渗透率的特殊渣系,此渣系以氟化钙、三氧化二铝、氧化钙为主,并含有适量的氧化镁和二氧化硅,以最大限度地减少从大气中吸收水分。
&采取上述措施后即使在湿度高达90%的夏季生产犹为重要，重熔前后增w ( H) ≤0.
10-6,大多数炉次实现基本不增氢。
J&补炉过程中的用的镁砂应用卤水打制，而不是玻璃水加水作黏合剂。（我发现本厂里的装玻璃水的槽就放在墙下，下大雨时雨水很容易进去。还有我曾观察过补炉用的耐火砖，表面摸上去湿漉漉的，耐火砖的地下满是积水，根本谈不上烘烤）
K&炼钢时脱氧剂，增碳剂，石灰等外包装也不要随便扔到炉内。因为这些包装袋也是石油化工产品，主要成分是聚乙烯类的碳氢化合物。
在固溶体状态下利用热处理方法减少钢中的氢气。实际生产中采用热处理的方法来减少钢种氢气以防止白点的产生，通常称去白点退火的工艺方法。
这种方法是：
1）对于珠光体钢来说，锻后冷却至Ac1以下50-150℃,然后升温至Ac1以上20-50℃长期保温以后缓慢冷却，或者锻后冷却至Ac1以下50-150℃，再加热至Ac3以上20-30℃（对于过共析钢为Ac1以上20-30℃）保温冷却至Ac1以下50-60℃长时间保温以后缓慢冷却。
2）对于马氏体钢则为锻后冷却至280-320℃，然后加热至Ac1以下20-30℃长时间保温以后缓慢冷却。这种工艺的特点是利用了钢的奥氏体等温转变的特点和氢在不同的扩散系数。
对于大多数合金钢除白点退火的第一次过冷至280-320℃的温度，目的在于通过这一阶段的分解加速氢的扩散，缩短生产周期，对于合金程度较高奥氏体比较稳定的钢来说，这一阶段分解是十分必要的。至于高合金钢去白点退火第一次过冷时再升温至Ac3以上加热的目的是使钢重新奥氏体化，使钢内部的氢气向外部扩散，以至逸出，同时还可以得到重结晶以细化晶粒。
有人曾对34CrNi3MoV钢的大锻件进行过试验，如果不经280-320℃阶段分解，即在650℃阶段完成γ→α+Fe3C等温分解将需要很长的时间，约为200小时，如经280-320℃阶段进行奥氏体等温分解，则可缩短至70小时以内。这还是理论上计算出的，这么长的退火时间如果温度一但控制不好，很容易导致整炉钢的报废。
所以利用白点退火工艺方法防止白点，其生产周期很长，成本甚高。因此这也不是预防白点的积极措施。所以在条件可能时，最根本的办法还是通过真空熔炼或真空处理来消除钢中的氢。
M&对于有白点的锻件，当程度不严重时可以加大锻造比改锻后使之焊合，为达到这个目的，锻压比至少大于2.7才行（不同的钢种对锻压比有不同的要求）尽量不要浇注规格较大的钢锭，一方面是大钢锭中的白点很难扩散出去，另一方面是大钢锭需要较大的锻造比，如果钢锭中还存在其他的缺陷更容易造成钢锭的报废。白点虽可以通过加大锻压比和多向轧制焊合，但这并不是在所有情况下均能做到的，这还要取决于材料成分，白点严重程度及工艺方法等一系列因素。
N&目前也有研究利用形成稳定的氢化物的方法来降低氢的危害，但尚处在研究阶段。
一般的工艺措施尚不能将钢中的氢气降低至最低限度，也不能完全防止产生白点。我们的设备决定我们的产品。为了将氢气含量降到不发生危害作用的限度，在目前来说也只有采用真空冶炼与真空处理钢水的方法最为有效。不光是我们会出现白点问题，其他大型特殊钢厂也出现此类问题。白点问题从1954年美国芝加哥瑞吉兰电站汽轮机低压缸主轴发生爆裂事故到现在一直成为一个困扰世界的难题，白点的形成机理到现在还没完全弄明白。一句话说来：产生白点缺陷的内在原因是钢中的氢，外部原因是钢中冷却速度过快使氢不能充分逸出。
特殊钢行业是一个技术含量十分高的行业，要求我们在每一个环节上严格把握，重视，提高从业人员的业务水平乃是当务之急，我们平常善于发现问题，总结问题，解决问题，积极学习努力，不断提高自身的水平，共同营造一个学习型企业才能在有效地避免一次又一次的质量事故，才能让我们在激烈地竞争中立于不败之地！
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&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&07年12月21日于沈阳东北大学
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为什么在熔化实验中要在相等的时间内测量一次温度
丶zero孚栛
便于统计和分析.相等时间间隔,可以看到熔化与温度的变化直观关系.在研究很多问题时,我们都会想办法简化一些数据,便于分析和总结要研究的问题与哪些因素有怎样的关系.这是一种研究方法.
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