鋼錠疏松中心疏松

中心疏松的特征是在橫向試片上相當(dāng)于鋼錠的軸心部位，呈現(xiàn)由集中的空隙和小黑點(diǎn)組成的不致密組織，并以空隙為主。由于它出現(xiàn)在鋼材上相當(dāng)于鋼錠的軸心部位，不是整個(gè)截面上，而不同于一般疏松。另外，中心疏松只表現(xiàn)為不致密的組織，并未形成不連續(xù)的孔洞而明顯區(qū)別于縮孔殘余。

中心疏松也叫收縮疏松，它通常出現(xiàn)在縮孔下面、鋼錠的頭部和中部，是鋼錠錠芯最后凝固部分的粗大等軸晶晶軸間沒(méi)有鋼液補(bǔ)充而形成的收縮孔隙，同時(shí)由于最后凝固部分富有雜質(zhì)，酸蝕時(shí)易腐蝕形成海綿狀小黑點(diǎn)。

冶煉時(shí)減少氣體、夾雜以及使鋼錠有良好的補(bǔ)縮對(duì)防止中心疏松有一定的效果。要指出的是，鋼種和錠型對(duì)中心疏松有明顯影響，含碳較高的鋼種會(huì)影響鋼的導(dǎo)熱性、流動(dòng)性。合金元素多的鋼種都比較容易’出現(xiàn)中心疏松。因此，澆注這些鋼種的錠模錐度可適當(dāng)加大。此外，采用小錠比采用大錠時(shí)中心疏松程度要輕得多。

一般疏松的特征是在整個(gè)橫向低倍試片上呈分散的小黑點(diǎn)(暗點(diǎn))和小空隙。暗點(diǎn)處富集有偏析組元，因而易被腐蝕，呈海綿狀；小空隙呈不規(guī)則多邊形或圓形。

一般疏松的成因既和縮松有關(guān)，也和鋼中氣體夾雜的偏析有關(guān)。通常認(rèn)為在鋼結(jié)晶時(shí)，由于選分結(jié)晶的結(jié)果，先結(jié)晶的樹(shù)枝狀晶晶軸比較純凈，晶間則是富集較多偏析組元、氣體和非金屬夾雜物的少量未凝鋼液。這部分較“臟”的鋼液處于周圍樹(shù)枝狀晶的包圍之中，有時(shí)不能從錠芯大量未凝鋼液得到補(bǔ)充和均勻成分，最后冷卻時(shí)，它們沒(méi)有全部充滿枝晶間的空隙，形成一些細(xì)小孔洞。另外，有些部位即使被它們充滿，但由于含較多雜質(zhì)，低倍檢驗(yàn)時(shí)也易被腐蝕形成暗點(diǎn)或被腐蝕掉而形成空隙，因此說(shuō)它也與偏析有關(guān)。

一般疏松在鋼中出現(xiàn)比較普遍，是允許存在的缺陷。但是某些重要零件的技術(shù)條件中對(duì)它也有級(jí)別要求。如若超過(guò)所要求的標(biāo)準(zhǔn)，則要判廢或改作其他用途。減少一般疏松有以下兩個(gè)途徑：一是快速結(jié)晶，使樹(shù)枝晶得不到發(fā)展，偏析減少；二是減少雜質(zhì)，從根本上提高鋼的純度。為此，冶煉與澆注中應(yīng)注意：

1、冶煉中充分去除氣體，去除雜質(zhì)，搞好脫氧。出鋼澆注時(shí)防止鋼液二次氧化。

2、根據(jù)鋼材尺寸，選擇適當(dāng)錠型，既要保證足夠壓縮比，又不要任意加大鋼錠尺寸。

3、根據(jù)不同錠型，選擇適當(dāng)?shù)臐沧囟群妥⑺?，尤其是要防止高溫快注?/p>

疏松的成因與鋼水的冷凝收縮和選分結(jié)晶有關(guān)。鋼水在結(jié)晶時(shí)，先結(jié)晶的樹(shù)枝品品軸比較純凈，而枝晶間富集偏析元素。氣體、非金屬夾雜和少量未凝固的鋼水最后凝固時(shí)，不能夠全部充滿枝晶間，因而形成一些細(xì)小微孔。

鋼材在熱加工過(guò)程中，疏松可大大改善．但當(dāng)鋼錠疏松非常嚴(yán)重時(shí)、壓縮比不足或空型設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，熱加]_后疏松還會(huì)存在。嚴(yán)重的疏松視為鋼材的缺陷。當(dāng)疏松嚴(yán)重時(shí)，鋼材的力學(xué)性能會(huì)受到一定影響。但根據(jù)鋼材使用要求，可以按標(biāo)準(zhǔn)圖片評(píng)定鋼材疏松級(jí)別。采用提高鋼水純凈度、加快冷卻速度、煉鑄用電磁攪拌和減少枝晶等措施，可以減少疏松。

鋼錠疏松指鋼材截面熱酸蝕試片上組織不致密的現(xiàn)象，如圖《鋼錠疏松金相照片》所示：

在鋼材截面熱酸蝕試片上存在許多孔隙和小黑點(diǎn)，呈現(xiàn)組織不致密現(xiàn)象。當(dāng)這些孔隙和小黑點(diǎn)分布在整個(gè)試片上時(shí)稱為一般疏松：集中分布在中心的稱為中心疏松。在縱向熱酸蝕試片上，疏松表現(xiàn)為不同長(zhǎng)度的紋，但仔細(xì)觀察或用810倍放大鏡觀察，多紋沒(méi)有深度。用掃描電子顯微鏡觀察孔隙或條紋，可以發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝晶末梢有金屬結(jié)晶的自由表面特征。

疏松一般通過(guò)鋼坯或鋼材的橫向酸蝕試樣檢驗(yàn)。疏松程度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖評(píng)定，分為1級(jí)至5級(jí)。疏松破壞鋼組織的致密性，降低鋼的塑性和韌性。對(duì)于內(nèi)部致密度要求嚴(yán)格的合金鋼及優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定疏松應(yīng)小于2級(jí)或3級(jí)。鋼錠疏松是由于鋼錠凝固過(guò)程中某些微小封閉區(qū)域鋼液冷凝收縮得不到填充所致。收縮傾向大的鋼種，疏松程度亦大。疏松通常與偏析伴生。鋼中氣體、非金屬夾雜及硫、磷等雜質(zhì)元素含量高時(shí)，疏松程度加重。選擇合理的錠型，提高鋼液的純凈度，控制適宜的注溫、注速，有利于減輕疏松程度。增大鋼錠軋制的壓縮比，可顯著降低疏松評(píng)級(jí)和減弱其不良影響。 2100433B

鋼錠疏松是由于鋼錠凝固過(guò)程中某些微小封閉區(qū)域鋼液冷凝收縮得不到填充所致。收縮傾向大的鋼種，疏松程度亦大。疏松通常與偏析伴生。鋼中氣體、非金屬夾雜及硫、磷等雜質(zhì)元素含量高時(shí)，疏松程度加重。

在鑄錠的中部和頭部以及晶界等地方，常有一些宏觀或微觀的收縮孔洞，通稱縮孔。縮孔分為集中縮孔和分散縮孔，集中縮孔多產(chǎn)生在鑄錠的頭部和中部，分散性小縮孔分布在晶界和枝晶間，一般稱為縮松或疏松；肉眼分辨不清的縮孔則稱為顯微疏松。

縮孔的形成一般是在液體金屬由澆注溫度降至凝固溫度的過(guò)程中，困其自身的液態(tài)收縮和凝固收縮，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生孔洞，此孔洞困種種原因沒(méi)能得到補(bǔ)縮，故在最后凝固的地方形成縮孔。因此，金屬的體積收縮率越大，則縮孔也越大。分散性疏松的形成原因與縮孔基本上相同，它是在同時(shí)凝固的條件下，在最后凝固的枝晶和晶粒之間，固液態(tài)收縮和凝固收縮產(chǎn)生的孔洞得不到補(bǔ)縮而造成的 。

選擇合理的錠型，提高鋼液的純凈度，控制適宜的注溫、注速，有利于減輕疏松程度。增大鋼錠軋制的壓縮比，可顯著降低疏松評(píng)級(jí)和減弱其不良影響。

1.防止縮孔、疏松的方法

1)防止鋼錠產(chǎn)生疏松和縮孔的基本原則、是在由下而上地進(jìn)行順序凝固的條件下，對(duì)固液相區(qū)窄的鋼種，適當(dāng)提高澆溫、并在帽口加保溫劑或發(fā)熱劑，實(shí)旋高溫慢注，以增加液體流動(dòng)性，使其及時(shí)補(bǔ)縮，如生產(chǎn)Q460鋼，在鋼包擴(kuò)容后。鋼水量增加，但生產(chǎn)工藝跟進(jìn)不及時(shí)，致使在澆注時(shí)間延長(zhǎng)、澆注溫度降得過(guò)低的條件下，多次出現(xiàn)鋼錠縮孔，后調(diào)整注溫，該鋼種的鋼錠質(zhì)量才得到改善 對(duì)固液相區(qū)寬的鋼種。適當(dāng)降低其澆注溫度，采用低溫快注，并于帽口處加保溫劑或發(fā)熱劑。加強(qiáng)帽口補(bǔ)縮鋼液的流動(dòng)性，并防止錠身粗大枝晶粒過(guò)多，影響鋼液補(bǔ)縮，而形成縮孔。

2)加晶棱變質(zhì)劑。外力振動(dòng)也可減少樹(shù)枝晶。擴(kuò)大等軸晶區(qū)，防止搭橋疏松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生，提高鋼錠質(zhì)量。

3)合理設(shè)計(jì)錠模。適當(dāng)增加錠模高度作帽口，加強(qiáng)帽口保溫效果。推遲帽口凝固時(shí)間，使鋼錠補(bǔ)縮充分，如對(duì)P20、40Mn₂、40CrMnMo、40Cr等類型的易形成疏松、縮孔的鋼，在使用≥20t錠型時(shí)．采用大帽口澆注。并于帽口部分加發(fā)熱劑或保護(hù)渣等。效果顯著，很少有縮孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

4)對(duì)易產(chǎn)生縮松的大錠．應(yīng)加強(qiáng)精煉效果，使金屬中含氣量和夾雜物盡量減少，并于澆注前對(duì)鋼錠模進(jìn)行烘烤和干燥。

2.減少小疏松和縮孔影響鋼板質(zhì)量的對(duì)策

1)鋼錠加熱溫度要均勻，以防局部溫差過(guò)大，從而在鋼錠缺陷處產(chǎn)生過(guò)多應(yīng)力集中，造成錠身內(nèi)部裂紋，從而加大缺陷級(jí)別，影響成品質(zhì)量。

2)防止鋼錠加熱溫度過(guò)高和保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使錠身缺陷處晶粒過(guò)分長(zhǎng)大，從而降低鋼錠缺陷處強(qiáng)韌性，造成軋制時(shí)鋼板自缺陷嚴(yán)重處拉裂，形成廢品。

3)對(duì)已知疏松嚴(yán)重的鋼錠，可采用二次成材，開(kāi)坯工藝可多道次小壓下軋制，減少加工拉裂，并對(duì)疏松進(jìn)行初步壓合；在二次成材軋制時(shí)，可對(duì)強(qiáng)韌性已有所提高的板坯實(shí)行強(qiáng)壓下，進(jìn)一步焊合內(nèi)部缺陷，以提高生產(chǎn)綜合成材率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4)對(duì)疏松一般的鋼錠一次成材時(shí)，可在軋機(jī)能力范圍內(nèi)，實(shí)施低速大壓下，從而使變形區(qū)中心部承受較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力，以預(yù)防拉應(yīng)力造成拉裂，增加變形滲透，使板料內(nèi)部接觸面積增大，效果深入板厚中心處，從而達(dá)到使疏松缺陷閉鎖至最后疏松界面的焊合 。2100433B

疏松程度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖評(píng)定，分為1級(jí)至5級(jí)。疏松破壞鋼組織的致密性，降低鋼的塑性和韌性口對(duì)于內(nèi)部致密度要求嚴(yán)格的合金鋼及優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定疏松應(yīng)小于2級(jí)或3級(jí) 。