連鑄鋼缺陷分析與對策作者簡介

姜錫山，1942年1月15日生，長春人，1966年畢業(yè)于吉林大學物理學院金屬物理專業(yè)。研究員級高級工程師。曾任北滿特鋼集團科學技術協(xié)會秘書長，黑龍江省七屆、八屆政協(xié)委員。兩次被黑龍江省政協(xié)授予優(yōu)秀政協(xié)委員稱號。退休后，歷任中國信息協(xié)會信息化研究部副主任。南鋼集團特聘掃描電鏡技術專家。德國蔡司電子顯微鏡中國大陸代理商OPTON歐波同公司特聘掃描電鏡應用培訓專家。

在北滿特殊鋼股份有限公司從事特殊鋼質量檢驗與科研工作的30多年里，對特殊鋼的金相組織、鋼中非金屬夾雜物、特殊鋼斷裂行為的規(guī)律進行研究。主要業(yè)績有：

(一)發(fā)表4部個人技術專著，《特殊鋼金相圖譜》，機械工業(yè)出版社；《特殊鋼缺陷分析與對策》，化學工業(yè)出版社；《鋼鐵顯微斷口速查手冊》，機械工業(yè)出版社；《鋼中非金屬夾雜物》，冶金工業(yè)出版社。

(二)在國際上首次發(fā)現(xiàn)鋼中硫化錳鐵(Mn，F(xiàn)e)S單晶體立體形貌及結晶學特征，第四屆亞太地區(qū)電子顯微鏡學術會議專家稱其為“國際上不尋常的重大發(fā)現(xiàn)”，該成果被黑龍江省評為科技進步一等獎，被中國金屬學會評為優(yōu)秀論文獎？

(三)在國際學術會議發(fā)表學術論文7篇。在國內(nèi)一級和二級科技刊物發(fā)表特殊鋼學術論文近百篇。

《連鑄鋼缺陷分析與對策》是連鑄鋼缺陷分析與對策研究的實用性專著。應用掃描電鏡對連鑄鋼缺陷給予一個全新的描述和詮釋。按照鋼材生產(chǎn)流程，向讀者展示連鑄鋼各個階段鋼中缺陷的宏觀和微觀形貌。系列介紹連鑄鋼中缺陷在生產(chǎn)和使用各個階段前后的變化規(guī)律。代表性地分析典型缺陷的生成原因及各類缺陷對鋼材性能的影響，提出了生產(chǎn)優(yōu)質鋼減少或避免缺陷產(chǎn)生的工藝路線和措施。

《連鑄鋼缺陷分析與對策》可供從事冶金、機械的科研、工程技術人員，特別是從事連鑄鋼生產(chǎn)一線的各崗位人員閱讀，同時，可供高等院校相關專業(yè)師生參考。

序

前言

第1章 連鑄坯凝固

1.1 鋼的凝固理論

1.1.1 結晶的必要條件

1.1.2 結晶的結構條件

1.1.3 能量起伏

1.1.4 晶核的形成

1.1.5 晶核的長大

1.2 連鑄坯的凝固組織

1.2.1 樹枝晶凝固

1.2.2 細小等軸晶帶

1.2.3 結晶器內(nèi)坯殼生長的行為特征

1.2.4 柱狀晶帶

1.2.5 交叉樹枝晶帶

1.2.6 等軸晶帶

1.2.7 典型連鑄坯凝固組織

1.2.8 連鑄坯的穿晶組織

1.2.9 連鑄坯粗大晶粒組織

1.3 鋼液凝固過程中的收縮

1.4 連鑄坯凝固過程主要特點

1.4.1 一般連鑄坯凝固特點

1.4.2 特殊鋼凝固特點

1.5 鋼液凝固放出的熱量

1.6 連鑄坯凝固冷卻的冶金準則

1.7 脫氧方式對連鑄坯質量的影響

1.8 電磁攪拌對連鑄坯樹枝晶形態(tài)的影響

1.9 小結

第2章連鑄坯的偏析

2.1 概述

2.2 連鑄坯的宏觀偏析

2.2.1 連鑄坯的V形偏析

2.2.2 連鑄坯中心點狀偏析

2.2.3 連鑄坯中心線偏析

2.3 連鑄坯的顯微偏析

2.3.1 連鑄坯的樹枝晶偏析

2.3.2 連鑄坯的方形偏析（錠型偏析）

2.3.3 連鑄坯的斑點狀偏析

2.3.4 連鑄坯的白亮帶

2.4 連鑄坯的重力偏析

2.5 晶界低熔點有害元素偏析

2.6 CrNiMo電渣鋼的質點偏析

2.7 小結

第3章連鑄坯潔凈度

3.1 高品質鋼潔凈度的基本要求

3.2 連鑄坯低倍酸浸及硫印檢驗原理

3.3 檢驗連鑄坯夾雜物的常用方法

3.4 連鑄坯非金屬夾雜物的分類

3.4.1 按非金屬夾雜物形態(tài)和分布分類

3.4.2 按非金屬夾雜物的化學組成分類

3.4.3 按非金屬夾雜物的尺寸分類

3.4.4 按非金屬夾雜物在熱加工中的變形程度分類

3.4.5 按非金屬夾雜物生成的階段順序分類

3.5 非金屬夾雜物的相結構特征

3.6 固態(tài)與液態(tài)非金屬夾雜物

3.6.1 固態(tài)非金屬夾雜物

3.6.2 液態(tài)非金屬夾雜物

3.7 弧形連鑄坯內(nèi)弧上部的夾雜物集聚帶

3.8 常見主要元素及其非金屬夾雜物

3.9 軋制前后連鑄坯中非金屬夾雜物的形態(tài)變化

3.10 各類非金屬夾雜物在加工后的變化規(guī)律

3.10.1 硅酸鹽在加工后的變化規(guī)律

3.10.2 硫化物的變形規(guī)律

3.10.3 鋁酸鹽類夾雜物加工變化規(guī)律

3.10.4 脆性非金屬夾雜物的脆裂

3.11 鋼中夾雜物的控制

3.11.1 外來非金屬夾雜物的控制

3.11.2 內(nèi)生非金屬夾雜物的控制

3.12鈣處理對鋼中非金屬夾雜物變性效果

3.13幾種典型夾雜物的生成規(guī)律

3.13.1 硫化物的生成規(guī)律

3.13.2 B類氧化物的生成規(guī)律

3.13.3 MgO·Al2O3·SiO2·MnO復相夾雜物的生成規(guī)律

3.13.4 mCaO·nAl2O3夾雜物的生成規(guī)律

3.13.5 氮化鈦及碳氮化鈦的生成規(guī)律

3.13.6 MgO·Al2O3鎂鋁尖晶石夾雜物的生成規(guī)律

3.13.7 點狀夾雜物外包裹CaS的生成規(guī)律

3.13.8 DS類夾雜物的生成規(guī)律

3.13.9 硅酸鹽類夾雜物的生成規(guī)律

3.14 鋼包耐火材料對鋼中夾雜物的影響

3.15 非金屬夾雜物對鋼性能的影響

3.16 鋼中非金屬夾雜物去除技術的進展

3.16.1 鋼中夾雜物的長大、上浮與分離

3.16.2 鋼中夾雜物去除技術

3.16.3 鋼中夾雜物去除技術的冶金功能比較

3.17 潔凈鋼生產(chǎn)技術

3.17.1 潔凈鋼的概念

3.17.2 碳的去除

3.17.3 硫的去除

3.17.4 磷的去除

3.17.5 氮的去除

3.17.6 氫的去除

3.17.7 氧的去除及夾雜物的控制

3.1 882B鋼連鑄坯磷化物Fe3P分析

3.1 982B鋼連鑄坯中心附近的硫化物

3.20 水口堵塞沉積物分析

3.21 連鑄坯中的大顆粒夾雜物

3.22 小結

第4章 連鑄坯內(nèi)部缺陷及對策

4.1 連鑄坯內(nèi)部缺陷

4.2 連鑄坯的中心疏松

4.3 連鑄坯的一般疏松

4.4 連鑄坯的中心縮孔

4.5 連鑄坯的中心縮孔和中心疏松共存

4.6 連鑄坯的中心偏析和中心疏松共存

4.7 中心偏析與中心疏松、中心縮孔的區(qū)別

4.8 連鑄坯中心偏析與中心疏松的形成與預防

4.8.1 中心偏析與中心疏松形成原因

4.8.2 中心偏析與中心疏松預防對策

4.9 連鑄坯中心縮孔缺陷分析

4.10 連鑄坯的內(nèi)部裂紋

4.11 連鑄圓坯方坯典型中心裂紋形貌

4.12 27SiMn鋼連鑄圓坯中心星形裂紋分析

4.13 08Cr2AlMo連鑄坯中心星狀裂紋分析

4.14 GCr15SiMn連鑄坯低倍中心裂紋分析

4.15 連鑄坯的中間裂紋

4.16 連鑄方坯和矩形坯的三角區(qū)裂紋

4.16.1 三角區(qū)裂紋的類型及形成機理

4.16.2 三角區(qū)裂紋的影響因素

4.16.3 鋼液化學成分的影響因素

4.16.4 防止措施

4.17 連鑄坯的角部裂紋

4.18 連鑄坯的皮下裂紋

4.19 連鑄坯的皮下氣孔

4.20 連鑄坯氣孔中的凝固液滴——“析出型”氣孔

4.21 GCr15鋼連鑄坯內(nèi)的皮下氣孔

4.22 低碳高硫高鉛易切削鋼連鑄坯內(nèi)的氣孔

4.23 連鑄坯內(nèi)的白點

4.24 連鑄坯的皮下夾渣

4.25 連鑄圓坯急冷裂紋

4.26 提高連鑄坯內(nèi)部質量應采取的措施

4.27 小結

第5章 連鑄坯形狀缺陷及對策

5.1 方坯和矩形坯菱形變形(又叫脫方)

5.2 連鑄圓坯變成橢圓形

5.3 連鑄圓坯變成不規(guī)則的形狀

5.4 連鑄坯鼓肚

5.5 連鑄坯表面凹陷

5.6 連鑄小方坯沿長度方向變成扭曲形狀

5.7 T91連鑄坯表面凹陷分析

5.8 小結

第6章 連鑄坯表面缺陷及對策

6.1 連鑄坯的橫裂紋

6.1.1 連鑄坯橫裂紋的形成原因

6.1.2 連鑄坯的橫裂紋與原始奧氏體晶粒度的關系

6.1.3 連鑄坯橫裂紋的形成機理

6.1.4 連鑄坯橫裂紋微觀組織特征

6.2 連鑄坯的縱裂紋

6.2.1 15CrMoG管坯表面縱向裂紋分析

6.2.2 Q460C連鑄板坯表面縱裂紋分析

6.2.3 鋼中殘余元素對連鑄圓坯縱裂紋的影響

6.2.4 連鑄坯角部縱裂紋的形成原因及防止措施

6.3 鑄坯表面星形裂紋

6.3.1 鑄坯表面星形(網(wǎng)狀)裂紋特征

6.3.2 鑄坯表面星形裂紋產(chǎn)生的原因

6.3.3 防止星形裂及產(chǎn)生的措施

6.4 鑄坯表面渣類缺陷的形成和防止

6.4.1 37Mn5連鑄圓管坯卷渣表面縱裂紋分析

6.4.2 連鑄坯表面夾渣分析及預防措施

6.4.3 連鑄坯表面渣孔的遺傳特性

6.5 連鑄坯表面折疊缺陷（翻皮缺陷）

6.6 提高連鑄坯表面質量措施

6.7 包晶反應

6.8 GCr15連鑄方坯熱應力裂紋分析

6.9 小結

第7章 熱軋材表面缺陷分析與對策

7.1 “軋材缺陷”內(nèi)涵和定義

7.2 軋材產(chǎn)品標準和技術要求概述

7.3 產(chǎn)品質量

7.3.1 定義

7.3.2 鋼材缺陷分析的要求

7.4 軋材熱軋過程中產(chǎn)生的缺陷

7.5 軋材的表面狀態(tài)

7.6 鋼材表面縱裂紋

7.7 12Cr1MoV軋材的表面縱裂紋

7.8 無縫荒管表面缺陷分析

7.9 20MnG、15CrMoG、12CrMoV軋材的表面裂紋成因分析

7.10 20MnG圓鋼表面缺陷分析

7.11 熱軋棒材的橫向裂紋

7.12 45鋼冷拉中的脆斷分析

7.13 ND鋼管縱裂紋分析

7.14 SA213T22鋼管表面折疊缺陷

7.15 熱軋材表面熱應力裂紋的形貌特征

7.16 小結

第8章 熱軋材內(nèi)部缺陷分析與對策

8.1 熱軋材內(nèi)裂紋

8.2 縮孔殘余

8.3 晶間裂紋

8.4 白點

8.4.1 白點的宏觀特征

8.4.2 白點的微觀特征

8.5 板材白點——X70鋼板拉伸斷口上的“鴨嘴形”白點群特征

8.6 棒材白點——60Si2Mn鋼拉伸斷口上的圓形白點

8.7 板材白點——S235JO鋼板沖擊斷口上的白點

8.8 熱軋盤條心部晶界網(wǎng)狀碳化物析出引起的金屬脆化

8.9 盤條中心隱晶馬氏體引起的金屬脆化

8.10 42CrMo棒材內(nèi)裂紋分析

8.11 SCM440中心裂紋

8.12 GCr15鋼液析碳化物

8.13 異金屬夾雜物

8.14 GCr15圓鋼帶狀碳化物

8.15 小結

第9章冶金缺陷引起的失效分析

9.1 18mm40Cr螺栓中心縮孔殘余

9.2 夾渣導致的高壓鍋爐管擴口裂紋分析

9.2.1 試樣及試驗方法

9.2.2 試驗結果

9.2.3 結果分析

9.3 GCr18Mo鍛件保護渣卷渣造成的夾渣缺陷

9.4 X70鋼板保護渣卷入鋼液產(chǎn)生的夾渣

9.5 夾渣導致US鋼早期疲勞斷裂

9.6 夾渣導致77B熱軋盤條拉拔開卷斷裂

9.7 保護渣在結晶器中的行為

9.8 38MnVS鋼耐火材料被侵蝕帶入鋼液產(chǎn)生的夾渣

9.9 非金屬夾雜物對結構件性能的影響

9.10 夾雜物導致42CrMo鋼疲勞斷裂

9.11 夾雜物導致結構件表面劃痕缺陷

9.12 母材折疊缺陷導致GCr15軸承鋼沖鍛件裂紋分析

9.13 35SiMnVB彈條環(huán)境腐蝕吸氫造成的延遲斷裂分析

9.14 淬火裂紋——20CrNiMo氣動沖擊扳手轉子溝槽邊緣裂紋分析

9.15 球化組織不良產(chǎn)生的軸承套圈溝道裂紋分析

9.16 用戶再加工出現(xiàn)的缺陷

9.17 22CrMoH齒輪淬火裂紋分析

9.18 20CrMnTiH盆齒輪鍛造折疊裂紋

9.19 20CrMnTiH鍛件表面“樹皮狀”皺褶分析

9.20 35CrMoA鋼成分偏析引起的金屬脆化

9.21 軸心晶間裂紋冶金缺陷

9.22 小結

第10章 連鑄鋼異常斷口及對策

10.1 偏析線導致金屬脆化

10.2 朽木狀脆性斷裂

10.3 鋼的疲勞斷裂

10.3.1 疲勞源區(qū)斷口特征

10.3.2 疲勞擴展區(qū)斷口特征

10.4 輪胎狀疲勞斷口特征

10.5 脊柱狀疲勞斷口特征

10.6 海灘狀疲勞斷口特征

10.7 82B熱軋盤條拉伸脆性黑斑異常斷口分析

10.8 黑脆斷口特征

10.9 貝殼狀斷口特征

10.10 珠光體斷口特征

10.11 層狀或臺階狀斷口特征

10.12 18Cr2Ni4WA調質鋼撕痕狀斷口宏觀特征

10.13 18Cr2Ni4WA鋼撕痕狀斷口特征

10.14 S235JO鋼板沖擊斷口凝固液滴——“鋼氣球”特征

10.15 沿晶滲碳體自身解理斷裂斷口特征

10.16 小結

參考文獻2100433B

1 特殊鋼缺陷分析方法

1.1 特殊鋼的解剖檢驗

1.1.1 鋼錠、鍛件等大型特殊鋼件的解剖檢驗

1.1.2 鋼坯、連鑄板坯表面缺陷鑒定分析

1.1.3 特殊鋼缺陷的斷口檢驗

1.2 特殊鋼的無損檢驗

2 特殊鋼晶粒缺陷及分析

2.1 二維晶粒和三維晶粒

2.2 晶粒尺寸對特殊鋼性能的影響

2.2.1 晶粒尺寸對特殊鋼力學性能的影響

2.2.2 晶粒尺寸對晶界腐蝕敏感性的影響

2.2.3 影響特殊鋼晶粒尺寸的一些主要因素

2.2.4 細化晶粒的途徑

2.3 特殊鋼晶粒缺陷研究——晶粒的變遷

2.4 特殊鋼晶界缺陷的研究

內(nèi)容簡介 本書旨在通過對特殊鋼的缺陷分析來揭示特殊鋼斷裂事故的真正原因，進而達到避免事故發(fā)生的目的。

本書作者從事特殊鋼缺陷分析工作三十多年，積累了豐富的經(jīng)驗。

本書是從事特殊鋼生產(chǎn)、使用的科研技術人員不可多得的參考書。