逯志方等：过热度对轴承钢内部组织的影响 ·47 织的二次枝晶间距进行统计分析，各个统计区域约为 过热度浇注，铸坯内部相对冷却速率增大，枝晶间距变 10mm×10mm,统计8~10组不同树枝晶二次枝晶间 小，对于表面激冷层的特殊情况，可能与常规工艺铸坯 距，然后取平均值，激冷层、柱状晶区、混晶区、等轴晶 在结晶器内冷却强度较大有关. 区二次枝晶间距如图4所示.由图可知，二次枝晶间 为更直观地观察铸坯内部偏析、疏松、缩孔等治金 距数值由铸坯边部到心部逐渐增大，低过热度工艺铸 缺陷的控制情况，对铸坯进行淬火+回火热处理，然后 坯除表面激冷层外，其余凝固组织二次枝晶间距与常 硝酸酒精深腐蚀后观察特定区域内部组织.两种工艺 规工艺相比变小，中心等轴晶区二次枝晶间距减小约 铸坯混晶区、中心等轴晶区组织形貌如图5和图6所 0.013mm. 示.由图可知两种工艺铸坯内部均存在不同程度的偏 60 析，都有共晶碳化物、疏松、缩孔等内部缺陷，且混晶区 。一常规工艺 50 。一低过热度工艺 比中心等轴晶区偏析严重，存在大量的大颗粒共晶碳 化物.两种工艺相比，低过热度工艺混晶区共晶碳化 40 物分布相对分散，中心等轴晶区疏松及缩孔相对较轻. 30 混晶区即为柱状晶向等轴晶转变的过度地带，铸坯凝 20 固过程中凝固前沿大量杂质及富集元素在混晶区凝 固，造成偏析严重，表现在盘条酸洗低倍上存在框型偏 10 析.低过热度工艺中心等轴晶比例大，一定程度上改 激冷层 住状晶区 混品区 等轴品区 善了偏析、缩孔等治金缺陷. 铸坯典型凝固组织 2.2过热度对铸坯及盘条酸洗低倍组织的影响 图3铸坯凝固组织统计 对铸坯纵剖面及盘条横截面进行酸洗低倍检验， Fig.3 Statistics on the solidification microstructure of bloom 在体积比1：1的盐酸水溶液65~80℃温度下浸蚀30 min,酸洗低倍形貌如图7和图8所示. 0.275 由铸坯纵剖酸洗低倍组织可以看出，常规工艺铸 0.250 坯中心部位存在一定程度的V型偏析，低过热度工艺 中心部位偏析有所改善，但两块铸坯内弧侧1/4部位 0.225 均存在不同程度的压下裂纹，裂纹可能与凝固末端轻 0.200 压下工艺不匹配有关.从盘条酸洗低倍照片结果来 。一常规工艺 看，两种工艺低倍组织差异不大，疏松严重，整个端面 低过热度工艺 0.175 发暗，布满大小不一的孔洞，且端面均存在一定程度的 框型偏析. 0.150 激冷层 柱状晶区 混晶区 等轴晶区 钢水低过热度浇注，铸坯中心区域等轴晶数量较 铸坏典型凝固组织 多，有利于抑制树枝晶间搭桥的产生及铸坯凝固末端 图4铸坯二次枝晶间距统计 枝晶间富集钢液的不合理流动，改善了铸坯中心V型 Fig.4 Statistics on the secondry dendrite arm spacing 偏析.盘条酸洗后产生大量孔洞的原因尚不明确，可 低过热度工艺，结晶器内钢水过冷度减小，临界形 能是盘条内部存在大量治金缺陷（第二相粒子），导致 核半径变小，形核率高，晶核数量多，铸坯等轴晶率提 Cˉ粒子击穿钝化膜后形成微观闭塞腐蚀电池，生成 高.二次枝晶间距与钢液凝固时的冷却速率相关，低 腐蚀孔洞. (a) (b) 图5常规工艺铸坯内部组织形貌.(a)混品区：(b)中心等轴品区 Fig.5 The solidification morphology of bloom in conventional process:(a)Mixed crystal area:(b)Center equiaxial crystal area逯志方等: 过热度对轴承钢内部组织的影响 织的二次枝晶间距进行统计分析，各个统计区域约为 10 mm × 10 mm，统计 8 ～ 10 组不同树枝晶二次枝晶间 距，然后取平均值，激冷层、柱状晶区、混晶区、等轴晶 区二次枝晶间距如图 4 所示． 由图可知，二次枝晶间 距数值由铸坯边部到心部逐渐增大，低过热度工艺铸 坯除表面激冷层外，其余凝固组织二次枝晶间距与常 规工艺相比变小，中心等轴晶区二次枝晶间距减小约 0. 013 mm． 图 3 铸坯凝固组织统计 Fig． 3 Statistics on the solidification microstructure of bloom 图 4 铸坯二次枝晶间距统计 Fig． 4 Statistics on the secondry dendrite arm spacing 图 5 常规工艺铸坯内部组织形貌． ( a) 混晶区; ( b) 中心等轴晶区 Fig． 5 The solidification morphology of bloom in conventional process: ( a) Mixed crystal area; ( b) Center equiaxial crystal area 低过热度工艺，结晶器内钢水过冷度减小，临界形 核半径变小，形核率高，晶核数量多，铸坯等轴晶率提 高． 二次枝晶间距与钢液凝固时的冷却速率相关，低 过热度浇注，铸坯内部相对冷却速率增大，枝晶间距变 小，对于表面激冷层的特殊情况，可能与常规工艺铸坯 在结晶器内冷却强度较大有关． 为更直观地观察铸坯内部偏析、疏松、缩孔等冶金 缺陷的控制情况，对铸坯进行淬火 + 回火热处理，然后 硝酸酒精深腐蚀后观察特定区域内部组织． 两种工艺 铸坯混晶区、中心等轴晶区组织形貌如图 5 和图 6 所 示． 由图可知两种工艺铸坯内部均存在不同程度的偏 析，都有共晶碳化物、疏松、缩孔等内部缺陷，且混晶区 比中心等轴晶区偏析严重，存在大量的大颗粒共晶碳 化物． 两种工艺相比，低过热度工艺混晶区共晶碳化 物分布相对分散，中心等轴晶区疏松及缩孔相对较轻． 混晶区即为柱状晶向等轴晶转变的过度地带，铸坯凝 固过程中凝固前沿大量杂质及富集元素在混晶区凝 固，造成偏析严重，表现在盘条酸洗低倍上存在框型偏 析． 低过热度工艺中心等轴晶比例大，一定程度上改 善了偏析、缩孔等冶金缺陷． 2. 2 过热度对铸坯及盘条酸洗低倍组织的影响 对铸坯纵剖面及盘条横截面进行酸洗低倍检验， 在体积比 1∶ 1的盐酸水溶液 65 ～ 80 ℃ 温度下浸蚀 30 min，酸洗低倍形貌如图 7 和图 8 所示． 由铸坯纵剖酸洗低倍组织可以看出，常规工艺铸 坯中心部位存在一定程度的 V 型偏析，低过热度工艺 中心部位偏析有所改善，但两块铸坯内弧侧 1 /4 部位 均存在不同程度的压下裂纹，裂纹可能与凝固末端轻 压下工艺不匹配有关． 从盘条酸洗低倍照片结果来 看，两种工艺低倍组织差异不大，疏松严重，整个端面 发暗，布满大小不一的孔洞，且端面均存在一定程度的 框型偏析． 钢水低过热度浇注，铸坯中心区域等轴晶数量较 多，有利于抑制树枝晶间搭桥的产生及铸坯凝固末端 枝晶间富集钢液的不合理流动，改善了铸坯中心 V 型 偏析． 盘条酸洗后产生大量孔洞的原因尚不明确，可 能是盘条内部存在大量冶金缺陷( 第二相粒子) ，导致 Cl － 粒子击穿钝化膜后形成微观闭塞腐蚀电池，生成 腐蚀孔洞． · 74 ·