·132 北京科技大学学报 1999年第2期 疏松和裂纹等 1.15 (2)枝晶偏析测定.从柱状晶区取样，在电子 探针上用直径3μm的电子束分别在枝干和枝晶 1.10 间区域内，每隔50μm测量1次铬的含量，根椐晶 白亮带 坯中中区域 边缘 间铬含量的平均值与枝干上铬含量的平均值之 1.05 比，确定铬的平均枝晶偏析系数， 1.00 (3)白亮带分析.对白亮带及附近的组织进行 金相分析，同时采用层层刨屑的方法（每层厚1 0.95 mm),用E983型光电直读光谱仪对白亮带做逐层 光谱分析 0 10 2030 4050 6070 (4)中间坯化学成分分析，为了确定中间坯不 距坯表面距离/mm 图1 电磁搅拌铸坯轧成120mm×120mm中间还的 同区域的碳含量，对120mm×120mm中间坯， 碳含量分布（钢包碳质量分数1.03%） 用5mm的钻头，分别在长200mm的纵向剖面上 的边缘线、白亮带、半径12线、中心线上均匀地 1.10 钻取20个试样；从有代表性的一个坯的中心取一 1.08 一没电磁搅拌 块10mm厚，200mm长的试样，从表面到中心线 1.06 ◆一电避搅拌 逐层连续刨屑样.用CS344型碳硫联合测定仪测 定铸坯不同部位的碳含量， 1.04 (5)碳化物和夹杂物的测定.对中20~中55mm 102 连铸材按YB9-68标准进行高低倍检验，进行碳 1.00 化物和夹杂物分析. 0.98 (6)疲劳寿命试验，接触疲劳寿命试验材料分 0.96 白亮带 3/4半径处 别为连铸工艺和模铸工艺生产的高碳铬轴承钢 坯边缘 12半径处 坯中心 (GCr15)的中35mm热轧材，在相同的条件下球化 图2有电磁搅拌和无电磁撞拌还中的平均碳含量分布 退火，然后切取推力片试样和理化检验试样，推 (每部位取样20个，同炉钢水，钢包中碳质量分数1.03%) 力片经(840±5)℃，20min盐浴淬火，150~ 160℃回火3h,硬度(HRC)63~64,热处理后试 2.2二冷强度对技晶偏析的影响 样经磨床加工至标准要求，在P-52型接触疲劳 铬的平均枝晶偏析系数见表3.从表中可以 试验机上加荷运转.最大接触应力为4410MPa, 看出，二冷水量愈大，枝晶偏析减小，但值得注意 主轴转速为2800~3000rmin,润滑剂是20机 的是，二冷强度过大（比水量0.8Lkg),俦坯的角 油，试验结果用韦伯尔数学统计法处理. 裂较严重；同时将加快铸坯中心树枝晶搭桥现象 (小钢锭”现象)，对改善中心疏松和偏析不利. 2试验结果 表3二冷强度对枝晶间铭偏析系数的影响 2.1电磁搅拌对连铸轴承钢碳偏析的影响 比二冷水量Lkg 0.4 0.8 电磁搅拌对连铸轴承钢碳偏析的影响见图1 枝晶间铬偏析系数 2.249 1.927 和图2.从图中可以看出，连铸轴承钢的碳偏析比 率we/wo(we,wo分别是偏析部位和钢包中的 2.3连铸轴承钢的碳化物和夹杂物 碳质量分数)约为0.92~1.10.电磁搅拌后的铸坯 对连铸材和模铸材的夹杂物和碳化物按 中出现白亮带，并且白亮带通过轧制也不可能消 YB9-68标准进行了检验，结果见表4.从表中可 除.白亮带与碳的负偏析区对应研究表明：搅拌 以看出，2种工艺生产的钢材的夹杂物基本相当， 电流愈大，负偏析愈严重，白亮带愈明显；铸坯在 碳化物偏析连铸比模铸略为严重，除日本山阳连 搅拌区停留的时间越长，白亮带越宽.与日本神 铸钢的带状、网状超标外，其余都能满足技术标 户、山阳等厂不同，)，冶钢轴承钢连铸坯的中心 准要求， 亦发现碳的负偏析（偏析程度较小）， 2.4连铸轴承钢的疲劳寿命 接触疲劳寿命试验结果列于表5，北 京 科 技 大 学 学 报 i , , 9年 第 2期 边缘 只只 } , 只 ) . . . . . . . 、 . ` ’ 甘佩 辉* , 曰肆日 岁、沐ē巴 .一 有“ ù雏’.i 妇 ; 祖川宁 : 0 10 2 0 3 0 4 0 5 0 6() 70 距坯表面距离加 m 电磁搅拌铸 坯轧成 120 . 口. 口 x 120 . n . 口 中间坯的 碳含一分布 (栩包碳质 , 分橄 1 .03 % ) 即.0. 疏松 和 裂纹 等 . (2 )枝 晶偏 析测 定 . 从柱状 晶 区 取 样 , 在 电 子 探针 上 用 直 径 3 “ m 的 电 子束 分别 在 枝 干和 枝 晶 间 区域 内 , 每 隔 5 0 卜m 测 量 l 次铬 的含量 , 根据 晶 间铬 含 量 的 平 均 值 与枝 干上 铬 含 量 的平 均 值 之 比 , 确 定铬 的平均 枝 晶偏 析系 数 . (3 ) 白亮 带分 析 . 对 白亮带 及 附近 的组 织 进行 金 相 分 析 , 同 时采 用 层 层 刨 屑 的方 法 ( 每 层 厚 1 ~ ) , 用 E 9 83 型光 电直 读光 谱仪对 白亮带做逐层 光谱分析 . (4 ) 中间坯 化学成 分分析 . 为 了确 定 中间坯 不 同 区域 的 碳 含 量 , 对 12 0 刃仙n x 120 r n 幻n 中 间 坯 , 用 5 幻仙。 的钻 头 , 分别在 长 2 0 r n n n 的纵 向剖 面上 的边 缘线 、 白亮 带 、 半径 l 2/ 线 、 中心 线上 均匀地 钻取 20 个试样 ; 从有代表性 的一 个坯 的 中心取 一 块 10 〔n r n 厚 、 2 0 刃。 n 。 长 的试样 , 从表 面到 中心 线 逐层连 续刨 屑 样 . 用 C s3 4 4 型碳硫联 合测 定 仪测 定 铸坯 不 同部 位的碳 含量 . (5 ) 碳化物 和夹杂物 的 测定 . 对 中20 一 中5 ~ 连 铸材 按 Y B g 一 68 标 准 进 行 高低 倍检 验 , 进 行 碳 化物和 夹杂 物 分析 . (6) 疲劳 寿 命试验 . 接 触疲 劳 寿命试验 材料 分 别 为 连 铸工 艺 和模 铸工 艺 生 产 的高 碳 铬 轴 承 钢 ( G c r 15) 的 中3 5 ~ 热 轧材 , 在 相 同 的条 件下 球 化 退 火 , 然 后 切 取 推 力 片 试 样 和 理 化 检 验 试 样 . 推 力 片 经 ( 8 4 0 士 5 ) oC , 2 0 m i n 盐 浴 淬 火 , 1 5 0 一 16 0 oC 回 火 3 h , 硬 度 ( H R C ) 6 3 一 6 4 , 热 处理 后 试 样经 磨 床 加 工 至 标 准 要 求 , 在 PJ 一 52 型 接 触疲 劳 试 验 机上 加 荷运 转 . 最 大 接 触应力 为 4 4 10 M aP , 主 轴 转 速 为 2 8 0 0 一 3 0 0 0 r/ m in , 润 滑 剂 是 2 0 # 机 油 , 试验结 果用 韦 伯尔 数学 统计 法处理 . 1 . 10 1 . 0 8 1 . 06 ~ - . ~ ~ 没电磁搅拌 - 月卜 - . 电磁搅拌 _ 1 . 0 4 不 巨 1 . 02 沁 1 . 0 0 0 9 8 0 . 9 6 坯边缘 白亮带 1畔径碧半径处 坯帆 图2 有 电磁搅拌和无电磁搅拌坯中的平均碳含t 分布 (每部位取样20 个 , 同炉钢水 , 钢包中碳质 , 分数 L 03 % ) 2 试验结果 2 . 1 电磁搅拌对连铸轴承钢 碳偏析的影 响 电磁搅拌对连 铸轴 承 钢碳 偏 析 的影 响 见 图 1 和 图 2 . 从 图中可 以 看 出 , 连 铸轴承 钢 的碳偏 析 比 率 w 。 / w co (wc , w c 。 分别 是 偏 析部 位 和 钢 包 中 的 碳 质量 分 数) 约 为 0 . 92 一 1 . 10 . 电 磁 搅拌 后 的铸坯 中 出现 白亮 带 , 并 且 白亮带通 过 轧 制也 不 可 能消 除 . 白亮 带与碳 的负 偏 析 区 对应 . 研究 表 明 : 搅 拌 电流 愈大 , 负偏 析 愈 严 重 , 白亮 带愈 明 显 ; 铸 坯 在 搅拌 区停 留 的 时 间 越长 , 白亮 带越 宽 . 与 日本神 户 、 山 阳等厂不 同 1 刃 , 冶钢 轴承 钢 连 铸坯 的 中心 亦发 现碳 的 负偏析 ( 偏 析程 度较 小 ) . .2 2 二 冷强度对技晶偏析的影晌 铬 的 平均 枝 晶偏 析系数见表 3 . 从表 中可 以 看 出 , 二 冷水 量 愈大 , 枝 晶偏 析减小 , 但值得 注意 的是 , 二冷强度过大 ( 比水量 .0 8 L 瓜g ) , 铸坯的角 裂较 严重 ; 同时将加 快铸坯 中心树枝晶搭桥 现象 ( ” 小 钢 锭 ” 现 象) , 对改善 中心 疏松和偏析不 利 . 表3 二冷强度对枝 晶间铬偏析系数的影 晌 比二 冷水量几 · gk 一 , .0 4 .0 8 枝 晶间铬偏析系数 .2 2 49 1 . 9 27 .2 3 连铸轴承 钢的碳化物和夹杂物 对连 铸 材 和 模铸材 的 夹杂 物 和 碳 化 物 按 Y B g 一 6 8 标 准进 行 了检 验 , 结 果 见 表 4 . 从表 中可 以 看 出 , 2 种 工艺生产的钢 材 的夹杂物 基本 相 当 , 碳 化 物偏 析 连铸 比模铸 略为严 重 , 除 日本 山 阳 连 铸钢 的带状 、 网状 超 标外 , 其余都能 满 足技 术标 准要求 . .2 4 连铸轴承钢 的疲劳寿命 接 触疲劳寿命试验结果 列 于表 5