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热处理前后夹杂物形态变化及工艺措施的制定

hhhongxia

2013/10/14
药物分析

私聊

金相显微镜

1前言

通过研究发现影响冷弯性能的夹杂物主要是氧化物和硫化物，为了降低钢带中这两种夹杂物的数量，提高冷弯合格率，对有这两种夹杂物的试样进行热处理试验，观察热处理前后夹杂物形态变化，为制定降低这两种夹杂物含量措施提供参考依据。

2试验方法

在开裂的冷弯试样上截取金相试样，通过金相显微镜观察夹杂物形态；对含有氧化物和硫化物的试样进行热处理（2小时升温至1400℃保温5分钟空冷），磨制热处理试样，在金相显微镜上观察。

3试验结果

试样磨制、抛光后在金相显微镜下观察，发现大量线状夹杂物。通过XL—30扫描电镜能谱微区成分分析为复合氧化物，具体成分见表。试样经4％硝酸酒精溶液腐蚀后，观察其显微组织，发现在铁素体偏析带中有大量弥散分布的共晶硫化物，能谱微区成分分析其结果见表。

图1（热处理前的复合氧化物）

表1 复合氧化物的能谱微区成分

Spectrum	O	Mg	Al	Si	S	Ca	Ti	Mn	Fe	Total
1	28.08	0.28	6.72	11.21	1.38	2.75	1.67	14.29	33.63	100.00
2	28.32	0.27	6.41	10.87		2.52	1.66	11.34	38.61	100.00

(×500)

图2（热处理前共晶硫化物）

表2 共晶硫化物的能谱微区成分

Spectrum	C	Si	S	Mn	Fe	Total
1	1.90	0.37	8.04	13.08	76.61	100.00
2	0.97	0.39	3.23	5.81	89.60	100.00
3		0.45	2.91	5.45	91.20	100.00
4	1.29	0.28	9.39	17.79	71.26	100.00
5	1.52	0.39	5.41	8.31	84.37	100.00
6	1.55	0.35	3.45	5.63	89.03	100.00
7	1.08	0.40	0.41	1.27	96.84	100.00

热处理后的试样经磨制、抛光后，用金相显微镜观察，发现加热前线状的复合氧化物呈段分布，边界且趋于圆滑。试样经腐蚀后，观察其显微组织为魏氏组织，进一步放大并没有看到共晶硫化物。

A (×100) B (×200)

C (×500) D(×500)

图3（热处理后的夹杂物）

A(×50) B(×500)

图4（热处理后的金相组织）

4讨论

通过对热处理后的试样进行金相分析，氧化物呈段，共晶硫化物消失，可知在加热到1400℃时复合氧化物和共晶硫化物都有溶解过程。这说明复合氧化物和共晶硫化物都是在钢液凝固的最后时期形成的。

在钢带中存在大量的长条状夹杂物，对其进行能谱微区成分分析，主要是O、Fe、Mn的复合氧化物，要消除这种复合氧化物必须采取深脱氧，降低氧含量，而共晶硫化物的产生主要是因为钢中的残铝量低，要去除共晶硫化物必须采取铝脱氧，这样钢中的残余铝多，就可避免共晶硫化物的形成。对于钢中的硫含量的多少并不是消除共晶硫化物的关键因素。

5结论

为了提高冷弯合格率，减少夹杂物对钢带性能的影响，冶炼时应采取铝脱氧、深脱氧，同时延长吹氩时间。

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zhw19811005

第1楼2013/10/15

从中也可以看出，生产过程就决定了产品质量。而不是最后的检验过程

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luci

第2楼2013/10/15

谢谢经验分享。

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ldx_8261

第3楼2013/10/16

很对，生产工艺的决定了产品质量好坏，但产品质量是否过关需要检验来证明，所以，检验也是必不可少的。
zhw19811005(zhw19811005) 发表:从中也可以看出，生产过程就决定了产品质量。而不是最后的检验过程

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fengyonghe

第4楼2013/10/16

说说几点看法

1，夹杂物是否影响冷弯性能还要看夹杂物的级别是否符合标准要求。所以LZ的照片应该有夹杂物评级不合格的照片作为依据，再谈夹杂物是造成冷弯裂纹的主要原因。LZ那张夹杂物的扫描电镜照片还原到100倍后，不知夹杂物是否超标了。如果夹杂物不超标，不应该影响冷弯性能。所以冷弯裂纹应该有其他原因。

2，硫化物是6000多倍的扫描电镜照片还是如此之细小，而且呈球形更与冷弯裂纹无关。

3，能谱分析结果应该有完整的报告内容，高压、束斑、标样或无标样、原子百分数或重量百分数等。

4，在高倍率下做能谱分析，可信度太低。20千伏做，2000倍下夹杂物至少3mm，6000倍下至少8mm，成分结果才有比较好的可信度。硫化物呈球形，成分中应该有稀土元素。

5，经过热处理试验后再进行冷弯，经检验后确实没有出现裂纹，得出本实验的结论才有说服力。

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luci

第5楼2013/10/21

纯铁的熔点为1530℃，样件热处理加热到1400℃，应该基本软化了，热处理有这样的啊？

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fengyonghe

第6楼2013/10/22

加热到1400度，实际生产中实现不了，还要考虑氧化脱碳问题。用热处理改善夹杂物还没有先例。

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fengyonghe

第7楼2013/10/22

经常想起LZ的热处理，总觉得那里有点不对劲儿。找到一张Fe-S相图才解开疑问。

在加热过程中989度FeS熔化，在1400度平衡相是δ-Fe+Fe-S（液体）。由于加热过程中有相变γ-Fe—α-Fe ，此时的液态FeS分布在δ-Fe的晶界上，冷却过程中又会有相变发生：δ→γ→珠光体+铁素体组织。至此，FeS便分布在了铁素体的晶界上，由于量少且薄不易发现，但对材料的危害是很大的。

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luci

第8楼2013/10/22

谢谢专家的详细解答。
fengyonghe(fengyonghe) 发表:经常想起LZ的热处理，总觉得那里有点不对劲儿。找到一张Fe-S相图才解开疑问。

在加热过程中989度FeS熔化，在1400度平衡相是δ-Fe+FeS（液体）。由于加热过程中有相变γ-Fe—α-Fe ，此时的液态FeS分布在δ-Fe的晶界上，冷却过程中又会有相变发生：δ→γ→珠光体+铁素体组织。至此，FeS便分布在了铁素体的晶界上，由于量少且薄不易发现，但对材料的危害是很大的。