带状组织的形成原因及消除方法
  发布时间:2023年01月18日 点击数:

       带状组织是指亚共析钢中珠光体和铁素体呈带状排列的现象,是钢在冶炼过程中形成的缺陷组织。

       钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶,形成化学成分不均匀分布的枝晶组织。钢锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长,并逐渐与变形方向一致,从而形成碳及合金元素的贫化带和富化带,彼此交替堆叠。在缓冷条件下,先在碳和合金元素的贫化带(过冷奥氏体的稳定性较低)析出先共析铁素体,将多余的碳排入两侧的富化带,最终形成以铁素体为主的带;而碳及合金元素的富化带(过冷奥氏体稳定性较高)在其后形成以珠光体为主的带,最终形成以铁素体和珠光体交替排列的带状组织。成分偏析越严重,形成的带状组织越严重。钢中存在磷的偏析时会形成带状组织。当钢在A3-A1区间慢冷时,高磷区域的A3温度高,首先形成铁素体,碳被浓缩到低磷区,造成低磷富碳区,在随后冷却时发生共析转变,形成珠光体,使组织分层排列。

       锰也是促进带状偏析形成的元素。热轧钢中,一般形成珠光体处的含锰量较高,而析出铁素体处含锰量较低。钢经热轧后缓慢冷却,先共析铁素体将优先沿变形纤维分布方向的低锰处析出,然后碳将推进到高锰处形成珠光体,结果珠光体与铁素体相间分布呈条带状。

       如果钢材中存在沿轧制方向被拉长为呈带状分布的非金属夹杂物,在冷却过程中,这些夹杂物就可能成为铁素体优先析出的核心,而形成铁素体带,一般就很难用正火的方法予以消除。这种带状组织必须先采用高温均匀化退火后再正火处理来改善。

       如果奥氏体中的合金元素分布不均匀,将导致其晶粒长大倾向不一,在碳化物形成元素的富化区易残留未溶碳化物,降低碳原子的扩散速度,从而抑制晶粒长大;在贫化区晶粒则容易长大,故易出现混晶组织。淬火时,合金元素贫化区的淬透性低,易形成非马氏体组织。渗碳淬火时,混晶中的粗大晶粒形成粗大针状马氏体,将增加残留奥氏体量。因此,带状组织在常规热处理之后都具有较低的力学性能。此外,因成分偏析引起膨胀系数和相变前后比体积差异增大,使零件淬火变形增大。

      带状组织由于其显微组织分层排列,因而使其力学性能具有方向性,即沿带状纵向的抗拉强度高,韧性也好,但横向的性能就比较差,不仅强度低,韧性也差,而且还会使钢的切屑性能变差,同时使后续热处理变形与硬度的不均匀性增加。如果淬火前存在带状组织,淬火加热过程中不可能全部消除,淬火后残存的带状组织会使工件产生较大的组织应力,甚至导致开裂。

       通常碳在奥氏体中的均匀化温度高于950℃,合金元素的均匀化温度要高于1100℃,而均匀化时间受带状组织的带宽、带间浓度差和要求均匀化程度的限制。因此,欲使带状组织中的碳(特别是合金元素)均匀化是相当困难的,采用常规热处理(如退火、正火、淬火、渗碳等)工艺一般很难消除带状组织。

       带状组织的严重程度可根据GB/T 13299 《钢的显微组织评定方法》评定。采用常规热处理(如退火、正火、淬火、渗碳等)不能消除带状组织中合金元素的偏析,虽然快冷可抑制碳的不均匀分布,不出现或减轻带状组织,但重新加热缓冷时又会形成带状组织。 因此,带状组织需要采用电渣重熔、增大结晶速度、提高终轧温度、增大锻造比、进行高温均匀化退火等方法消除。

                                                                                                                文章摘自:每天学点热处理 

上一篇:增产增效的利器——转炉快节奏炼钢技术[ 12-26 ]下一篇:没有了!