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发达国家改善连铸轴承钢碳化物的方法和途径

2026年02月01日 11:53:27      来源:浙江弘安传动有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:1

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摘要:在论述连铸轴承钢的凝固过程、结构和其碳化物属性的基础上,概述了发达国家改善连铸轴承钢碳化物不均匀性的方法和途径。

  关键词:高碳铬轴承钢;连铸;模铸;碳化物

  1 前言

  近二十年来,在国外冶金工作者的不懈努力下,连铸轴承钢技术取得了显著进展:钢中残余元素和有害元素及夹杂物含量明显下降、连铸轴承钢的纯洁度已超过模铸材、钢中碳化物不均匀性得到显著改善以及其疲劳寿命也大于模铸材。在一定压缩比的条件下,连铸轴承钢材可用于滚动体的制造。

  2 连铸轴承钢的凝固过程和结构及其碳化物属性

  2.1 连铸轴承钢的凝固过程

  从本质上讲,方坯连铸轴承钢的凝固过程与一般的低合金钢的凝固过程是一样的,即有:1)柱状晶均匀生长;2)某些柱状晶优先生长;3)柱状树枝晶搭接成桥;4)小锭凝固并产生缩孔。

  轴承钢固液两相区温度区间达到131℃。因此。中等过热的钢液也有其柱状晶强烈增大的趋势,在凝固后期由于连铸坯断面中心柱状树枝晶的搭接、等轴树枝晶不足或体积减少而形成了小钢锭的凝固结晶现象,由此产生铸坯的中心疏松与偏析,即具有小钢锭结构机理。

  另一方面,由于连铸轴承钢是含有铬元素的过共析钢,因此,在连铸坯的凝固结晶过程中,不可避免地产生碳化物。当然,钢液中还存在一些杂质元素或化合物(如C、S、P、0、氧化物、硫化物),在固液界面上产生溶解平衡移动。与此同时,从柱状晶粒析出的溶质元素或化合物排到尚未凝固的金属液中,Z后随结晶的继续进行,把聚集的溶质推向Z后凝固区中心,即产生铸坯的中心偏析。其偏析是与内部夹杂和疏松相伴生的,即具有溶质元素偏析机理。

  2.2 连铸轴承钢的凝固结构

  实际的连铸轴承钢方坯纵向中心的断面情况如图1所示。由图1可知,其凝固结构具有纵向断续性的小空洞的特点。

图1 140方连铸轴承钢方坯纵向铸态组织

   对2.6吨钢锭和230×230㎜连铸坯的碳化物进行了相同截面上的中心、中间和外侧的比较,如图2所示。   

  由图2可知:A)从纵向上看,连铸轴承钢坯的碳化物的均匀性大大优于模铸轴承钢锭;B)从横向上看,连铸轴承钢坯的碳化物的数量也远远低于模铸钢锭(指大于5u的碳化物);C)连铸轴承钢坯的碳化物的数量(指大于5u的碳化物)在中心居多,这一点与模铸钢锭的特点是一样的。

 

图2 大型碳化物夹杂(大于5u)在2.6吨钢锭和230×230㎜连铸截面上的分布频率
 
  2.3 连铸轴承钢碳化物的属性
  
  在连铸轴承钢方坯上,用SEM(扫描电镜)/EDS(能量扩散分光仪)进行了点定量分析,调查了铬的浓度。并发现,在连铸坯中心偏析部生成共晶组织,而在其它部位则不生成,共晶组织由铬的富集碳化物和金属相组成。碳化物中的碳浓度约为1.6%,从铬的浓度、组织形态及腐蚀状况可推定为Fe3C。
 
  采用特种腐蚀以及x射线摄谱法(MS一46微型探测器)和x光结构分析法,对连铸轴承钢坯的晶轴间的析出剩余相进行了研究,发现:在晶轴间的析出剩余相中存在复杂的共晶结构;在碳化物的发亮部分,碳和铬的含量较高,而在发暗部分,碳和铬的含量较低。在所有浇铸方案的金属显微组织中,均发现有此种共晶碳化物。而且,在晶轴间的析出剩余相中碳、铬、硫、鳞含量剧增。
 
  3 发达国家改善连铸轴承钢的碳化物的方法和途径
  
  3.1 炼钢一连铸方面的方法和途径
 
  3.1.1 提高钢液纯洁度
 
  钢中残余元素Ni、Cu和有害元素P、As、Sn、Sb、Bi、Pb可导致轴承材料加工中的热脆裂纹,同时,也能加强晶界偏聚。P、As、Sn
发布时间:2008-08-11


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