李成浩

（山東鋼鐵股份有限公司營(yíng)銷總公司，山東 濟(jì)南 271104）

1 白點(diǎn)缺陷的概念

在《結(jié)構(gòu)鋼的一般技術(shù)》上就曾指出：“如果在一根鋼材上發(fā)現(xiàn)了白點(diǎn)，這批鋼材就全部作廢，不允許第二次檢查”所以說白點(diǎn)缺陷在鋼廠中是一種不可以產(chǎn)生和進(jìn)行第二次復(fù)檢的缺陷。白點(diǎn)缺陷會(huì)對(duì)鋼材產(chǎn)生極大的危害，它能破壞鋼材的紋理和連續(xù)性，使鋼材產(chǎn)生裂紋嚴(yán)重破壞鋼材的結(jié)構(gòu)性能，白點(diǎn)在鋼材不同的橫向和縱向面上呈現(xiàn)的形態(tài)各不相同，如圖1所示的鍛造方鋼橫向低倍白點(diǎn)，沒有規(guī)則取向，一般是分布不規(guī)則呈輻射狀，是一條條鋸齒形的短小裂紋；如圖2所示的鋼材縱向斷口白點(diǎn)一般是像瓜子的橢圓形的一片片銀白色的小亮點(diǎn)，在不破壞鋼材結(jié)構(gòu)的情況下，可以采用超聲波技術(shù)進(jìn)行探測(cè)確定白點(diǎn)缺陷的位置。

圖1 鍛造方鋼橫向低倍白點(diǎn)

圖2 鋼材縱向斷口白點(diǎn)

我國(guó)在白點(diǎn)產(chǎn)生的原因和檢測(cè)技術(shù)上取得了驕人的成績(jī)，經(jīng)過冶金煉鋼技術(shù)人員和科研人員的共同努力下，發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因是鋼中的氫，鋼材在生產(chǎn)中要進(jìn)行鋼組織轉(zhuǎn)變，而鋼的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、凝固、冷卻的過程中會(huì)使氫的溶解度急劇下降產(chǎn)生過飽和析出，在氫析出時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力超過鋼的強(qiáng)度就會(huì)使鋼材出現(xiàn)白點(diǎn)缺陷。我國(guó)XX特種鋼鐵公司的是年產(chǎn)量在200萬t一個(gè)大型特鋼企業(yè)，每年生產(chǎn)的軸承鋼和合金鋼居多占總產(chǎn)量的80%之多，但是在軸承鋼和結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝的不完善導(dǎo)致鋼材偶而出現(xiàn)白點(diǎn)缺陷鋼材報(bào)廢的情況，使公司的經(jīng)濟(jì)效益急速下滑。曾一度支撐不下去，因此，找到白點(diǎn)缺陷的成因和預(yù)防措施對(duì)與當(dāng)今冶金煉鋼企業(yè)的提升經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的意義。

2 白點(diǎn)缺陷的危害

白點(diǎn)缺陷的存在對(duì)優(yōu)特鋼及合金鋼都是致命的，白點(diǎn)缺陷會(huì)大大降低鋼材的可塑性和鋼的機(jī)械性能，當(dāng)使用白點(diǎn)缺陷的鋼材在制造的一些鋼材零件的過程中，經(jīng)受高溫淬煉時(shí)，由于受到外界應(yīng)力的作用會(huì)讓鋼材內(nèi)部組織形成的白點(diǎn)缺陷裂紋迅速蔓延擴(kuò)大，從而導(dǎo)致鋼材零件隨時(shí)出現(xiàn)斷裂或破碎的可能。嚴(yán)重的可能會(huì)發(fā)生爆炸，嚴(yán)重威脅操作人員的人身安全，也會(huì)破壞企業(yè)設(shè)備，XX特鋼企業(yè)生產(chǎn)的Φ180 mm 45號(hào)鋼材，在用戶對(duì)鋼材進(jìn)行了熱處理后存放一天發(fā)現(xiàn)鋼材就像是被斧子沿著縱軸線劈開了一樣，分裂成兩半，用戶對(duì)同一個(gè)批次、同一個(gè)煉鋼路出來的還沒有進(jìn)行處理的鋼材進(jìn)行取樣，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)格的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了這批鋼材在很大程度上存在白點(diǎn)缺陷，而導(dǎo)致鋼材開裂的最主要原因就是其本身的白點(diǎn)缺陷，用戶強(qiáng)烈要求對(duì)方給予一定的賠償，這次事件讓XX特鋼企業(yè)增加了運(yùn)營(yíng)成本，不但進(jìn)行了全額賠付還額外承擔(dān)了用戶鋼材生產(chǎn)加工和對(duì)鋼材進(jìn)行熱處理的相關(guān)開銷，導(dǎo)致企業(yè)虧損。

3 白點(diǎn)缺陷的成因

鋼材鍛造使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，在轉(zhuǎn)變過程中過飽和的H析出是白點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的主要原因。鋼材種類不同對(duì)白點(diǎn)的敏感性也不一樣，白點(diǎn)敏感性較高的鋼材，當(dāng)其冷卻速度較快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的、過飽和的H原子，這些H原子在鋼材疏松的縫隙中停留會(huì)在形成氣泡，氣泡的生成給鋼材造成了較大的壓力，而這種壓力會(huì)導(dǎo)致鋼組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，兩種力量發(fā)生相互作用形成強(qiáng)大的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過鋼材本身的強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鋼材出現(xiàn)嚴(yán)重的白點(diǎn)缺陷。MS鋼和半MS鋼就很容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，因?yàn)樗麄儽旧韺?duì)內(nèi)應(yīng)力的敏感性非常強(qiáng)，而珠光體鋼產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷的比例較低，添加Ni、Mn、N等元素的鋼材就不會(huì)產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。我國(guó)大多數(shù)的特鋼企業(yè)，經(jīng)過了多年的生產(chǎn)實(shí)踐得出一個(gè)結(jié)論：含碳量大于等于0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、Cr鋼、CrMo鋼、CrSi鋼、CrMn鋼、CrNi鋼、CrMnSi鋼、CrNiMo鋼等都會(huì)產(chǎn)生白點(diǎn)，而當(dāng)鋼材中添加的各種金屬、半金屬或化學(xué)元素的增加，鋼材的規(guī)模越來越大同時(shí)對(duì)白點(diǎn)的敏感度也在不斷增強(qiáng)[1]。

4 解決白點(diǎn)缺陷的措施

4.1 烘烤入爐物料

烘烤入爐物料是降低鋼材中氫含量的有效物理措施，利用熱風(fēng)爐對(duì)入爐物料進(jìn)行烘烤，不論外界環(huán)境溫度怎樣變化都要保證烘烤的效果，烘烤溫度必須大于200℃以上，在澆注時(shí)要做保持連鑄，保護(hù)渣也要烘烤后方可使用，從根本上控制入爐物料的含水量。

4.2 真空處理工藝

根據(jù)鋼材的種類不同對(duì)白點(diǎn)缺陷的敏感度不同的特性，鋼廠都是因地制宜采用不同的真空處理方法和工藝對(duì)不同類型的鋼材進(jìn)行打造，由于氫原子的直徑較小，因此它是一種長(zhǎng)程擴(kuò)散原子，一般情況下，鋼水在真空度小于67 Pa保壓超過15 min，氫原子直徑都可以下降至2×10-6以下。特別是那些對(duì)白點(diǎn)缺陷敏感度高的鋼材，例如合金圓鋼、碳鉻軸承鋼等，這些對(duì)敏感度高的品種，在真空度67 Pa以下保壓20 min以上，然后用賀利氏定氫儀定氫，氫原子直徑全部小于1.2×10-6，這樣就大大減少了產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷的機(jī)會(huì)。

4.3 高溫鋼坯入坑緩冷

經(jīng)世界各國(guó)冶金專業(yè)技術(shù)人員在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行探索研究，經(jīng)過研究專家發(fā)現(xiàn)預(yù)防白點(diǎn)缺陷最有效的處理方式就是對(duì)高溫的鋼坯進(jìn)行入坑緩冷處理，一般都是根據(jù)鋼材的規(guī)格不同設(shè)定不同的入坑溫度，鋼材規(guī)格和入坑溫度設(shè)定成正比，規(guī)模越大溫度就越高，而且和緩冷的時(shí)間也成正比，規(guī)格越大時(shí)間就需要越長(zhǎng)，那是因?yàn)殇摬娜绻?guī)格較大，那么它其中的H原子析出時(shí)間長(zhǎng)，因此，現(xiàn)在各國(guó)的特鋼企業(yè)都會(huì)在軋鋼、鍛鋼的生產(chǎn)車間建造數(shù)個(gè)適合生產(chǎn)出來鋼材規(guī)格的緩冷坑，經(jīng)過實(shí)踐證明，真空處理不一定能百分之百的預(yù)防白點(diǎn)缺陷，但是如果真空處理后再配合使用入坑緩冷的方法就可以有效的預(yù)防鋼材白點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生。但是對(duì)于大斷面的鋼坯，必須保證入坑緩冷的溫度大于650℃以上[2]?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的一些特鋼廠為了能夠保證鋼坯下坑的溫度要求，都把軋鋼的冷床設(shè)計(jì)的比較窄，更好的滿足高溫鋼坯入坑緩冷工藝的要求。入坑緩冷的溫度達(dá)到650℃以上，只有在這樣的溫度下鋼材的硬度才能有較大的改變，才能讓用戶對(duì)鋼材進(jìn)行更加高效的鋸切加工和處理。

4.5 檢測(cè)樣本也需入坑緩冷

鋼廠在檢測(cè)取樣時(shí)，為了確保試樣的可以完全代表成品的質(zhì)量，在取樣時(shí)試樣也一定要隨鋼坯一塊進(jìn)行入坑緩冷，因?yàn)橐恍┢髽I(yè)直接在冷床上取樣檢測(cè)后就發(fā)現(xiàn)了白點(diǎn)缺陷，但是從緩坑中進(jìn)行取樣檢測(cè)就沒有發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)缺陷，經(jīng)過實(shí)踐證明取檢驗(yàn)試樣時(shí)一定要取進(jìn)行了入坑緩冷工藝后的鋼料。

5 效果分析

在溫度大于200℃以上對(duì)入爐物料的烘烤后，再對(duì)進(jìn)行真空處理，并保證入坑緩冷的溫度大于650℃時(shí)，可以有效的控制鋼水中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.000 2%以下（詳見表1）。

表1 控制鋼水中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

6 結(jié)語

白點(diǎn)缺陷時(shí)優(yōu)特鋼常見的一種缺陷，但是也是不應(yīng)該存在的一種缺陷，白點(diǎn)的危害極大，如果使用了帶有白點(diǎn)缺陷的優(yōu)特鋼，對(duì)操作人員的生命安全和機(jī)械設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生極大的危害，所以要積極預(yù)防白點(diǎn)缺陷的發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)必須及時(shí)處理，以免發(fā)生大的事故。