·92· 北京科技大学学报 第34卷 含量进行了全面检测，分别在基体和裂口部位各取 2 1块硬度试样和金相试样，进行对比检验：为了检验 结果分析 钢中非金属夹杂物的形态及分布，用电子显微镜对 2.1化学成分分析 金相样的缺陷部位进行分析，并对典型的大颗粒夹 从表1的检测结果来看，管体的化学成分均控 杂物进行了能谱分析：检测设备：TC-600型氧氮仪、 制在标准要求范围之内，残留及有害元素含量较低， RH-402型定氢仪、HT320型洛氏硬度计、LEICA 气体H2、02、N2的质量分数w(H2)、w(02)、w(N2) DMIRM型光学显微镜、LEO EVO5OHV型扫描电镜. 也较低，这些对开裂的发生影响均不大. 表1化学成分检测结果（质量分数） Table 1 Testing results of chemical composition 基本元素/% 残留元素/% 有害元素/% 气体含量10-6 类别 C Si,Mn P,S Cr Ni Cu As Sn n(H2) o(02)w(N2) 检测值 0.28 适量 0.014 0.017 0.006 0.007 0.0030.007 2.1 25.7 73.8 标准要求0.24~0.321.10~1.40均≤0.030 均≤0.30 2.2高倍金相分析 8.0~8.5级之内，不存在混晶现象.断口外表面部 从表2的检测结果来看，基体的组织为铁素体 分发生了氧化、脱碳现象，脱碳部位的晶粒有长大的 和珠光体（见图1)：硬度均匀、波动较小；夹杂物级 倾向（见图1）. 别较高，存在大颗粒夹杂（见图2）；晶粒度控制在 表2金相检验结果 Table 2 Metallographical testing results 硬度1 品粒度/ 脱碳层/ 夹杂物/级 样号 组织 HRB 级 mm D Ds 88 8991 F+P 8.5 0 0.5 1.5 1.0 1.0 2 1* 87 88 91 F+P 8.0 0.2 1.0 1.5 1.0 1.5 注：0样为正常部位，1样为裂口部位 h) 100Hm 图1开裂部位的金相组织 Fig.1 Microstructure of the cracked position 2.3夹杂物的能谱分析 3分析与讨论 由能谱谱线（见图2)可以发现，夹杂物的化学 成分按含量的多少依次为Ca、Al、O、Si和Mg,还有 开裂处出现氧化、脱碳等组织异常，属于旧痕断 少量的S和Fe,因此可初步推断夹杂物主要是氧化 口，说明管坯在该部位存在质量缺陷（如皮下气泡 铝(Al,03)、含钙的铝酸盐(mCaO-nAl,D3)、硅酸盐 或皮下夹杂较严重等，在加热之前没有经过清理)， (硅酸钙2Ca0-SiO2)和镁尖晶石类复合氧化物 在穿孔过程中这些缺陷部位会成为裂纹源回，在进 (Mg0-Al,0),还含有极少量的硫化物（硫化钙CaS 一步轧制及再加热过程中裂纹得到扩展，进而发生 和硫化亚铁FeS). 宏观开裂北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 含量进行了全面检测，分别在基体和裂口部位各取 1 块硬度试样和金相试样，进行对比检验; 为了检验 钢中非金属夹杂物的形态及分布，用电子显微镜对 金相样的缺陷部位进行分析，并对典型的大颗粒夹 杂物进行了能谱分析; 检测设备: TC--600 型氧氮仪、 RH--402 型 定 氢 仪、HT320 型 洛 氏 硬 度 计、LEICA DMIRM 型光学显微镜、LEO EVO50HV 型扫描电镜． 2 结果分析 2. 1 化学成分分析 从表 1 的检测结果来看，管体的化学成分均控 制在标准要求范围之内，残留及有害元素含量较低， 气体 H2、O2、N2的质量分数 w( H2 ) 、w( O2 ) 、w( N2 ) 也较低，这些对开裂的发生影响均不大． 表 1 化学成分检测结果( 质量分数) Table 1 Testing results of chemical composition 类别 基本元素/% 残留元素/% 有害元素/% 气体含量/10" 6 C Si，Mn P，S Cr Ni Cu As Sn w( H2 ) w( O2 ) w( N2 ) 检测值 0. 28 适量 0. 014 0. 017 0. 006 0. 007 0. 003 0. 007 2. 1 25. 7 73. 8 标准要求 0. 24 ～ 0. 32 1. 10 ～ 1. 40 均≤0. 030 — 均≤0. 30 — — — — — — 2. 2 高倍金相分析 从表 2 的检测结果来看，基体的组织为铁素体 和珠光体( 见图 1) ; 硬度均匀、波动较小; 夹杂物级 别较高，存在大颗粒夹杂( 见图 2) ; 晶粒度控制在 8. 0 ～ 8. 5 级之内，不存在混晶现象． 断口外表面部 分发生了氧化、脱碳现象，脱碳部位的晶粒有长大的 倾向( 见图 1) ． 表 2 金相检验结果 Table 2 Metallographical testing results 样号 硬度/ HRB 组织 晶粒度/ 级 脱碳层/ mm 夹杂物/级 A B C D Ds 0# 88 89 91 F + P 8. 5 0 0. 5 1. 5 1. 0 1. 0 2 1# 87 88 91 F + P 8. 0 0. 2 1. 0 2 1. 5 1. 0 1. 5 注: 0# 样为正常部位，1# 样为裂口部位． 图 1 开裂部位的金相组织 Fig． 1 Microstructure of the cracked position 2. 3 夹杂物的能谱分析 由能谱谱线( 见图 2) 可以发现，夹杂物的化学 成分按含量的多少依次为 Ca、Al、O、Si 和 Mg，还有 少量的 S 和 Fe，因此可初步推断夹杂物主要是氧化 铝( Al2O3 ) 、含钙的铝酸盐( mCaO--nAl2O3 ) 、硅酸盐 ( 硅 酸 钙 2CaO--SiO2 ) 和镁尖晶石类复合氧化物 ( MgO--Al2O3 ) ，还含有极少量的硫化物( 硫化钙 CaS 和硫化亚铁 FeS) ． 3 分析与讨论 开裂处出现氧化、脱碳等组织异常，属于旧痕断 口，说明管坯在该部位存在质量缺陷( 如皮下气泡 或皮下夹杂较严重等，在加热之前没有经过清理) ， 在穿孔过程中这些缺陷部位会成为裂纹源［2］，在进 一步轧制及再加热过程中裂纹得到扩展，进而发生 宏观开裂． ·92·