高溫螺栓用鋼25Cr2MoVA表面裂紋產生原因分析

孔博文

摘要：介紹了本鋼特鋼采用235×265mm2連鑄坯生產的高溫螺栓用鋼25Cr2MoVA，生產∮55mm過程出現表面裂紋缺陷；研究了鋼材裂紋形成機理，明確了鋼材裂紋是由于結晶器保護渣變性造成渣層厚度不均；渣層厚度不均影響結晶器傳熱，連鑄坯在結晶器內由于冷卻不均，導致初生坯殼厚度不均勻，在坯殼薄弱處產生局部應力集中造成裂紋。

關鍵詞：表面裂紋，結晶器保護渣，冷卻不均

Forming Cause of the Cracks in High temperature bolt steel

KONG Bo-wen

（ Special Steel Plant of Benxi Iron and steel plant Limited by Share Ltd ， Liaoning Benxi 117000）

Abstract： The Benxi Steel by high temperature bolt 235 * 265mm2 billet production for 25Cr2MoVA steel， surface crack defects of phi 55mm production process； steel crack formation mechanism， the steel crack is due to mold degeneration caused by uneven thickness of slag layer； the thickness of slag layer does not influence the thermal transfer in the mould of continuous casting billet. In the mold due to uneven cooling， resulting in uneven thickness of the shell， cause the local stress concentration caused by the cracks in the shell at the weak.

Keyword： surface crack； Mold protective slag； Uneven cooling

2016年9月，本鋼特殊鋼廠采用25Cr2MoVA連鑄坯（235mm×265mm）作為原料，軋制成Φ55mm圓鋼。在檢查其表面時，發現有批量裂紋，多支漏磁傷波嚴重，達到判廢標準，經過修磨后報廢量近1.8噸。裂紋特征為通長裂紋。通過高倍檢驗，對裂紋形成機理進行分析研究，得出此缺陷是由連鑄坯凹陷和裂紋造成，而造成連鑄坯凹陷和裂紋為通宇結晶器保護渣質量不好，造成結晶器內鑄坯表面渣層厚度不均，使得連鑄坯出現凹陷，并同時影響連鑄坯傳熱，使得連鑄坯傳熱不均，造成連鑄坯表面裂紋。

1 鋼材高倍組織分析

采用電爐235mm×265mm方坯25Cr2MoVA連鑄坯生產的Φ55mm圓鋼出現表面裂紋，典型的表面縱裂紋外貌如圖1所示。

在裂紋處取樣進行高倍組織分析，其高倍組織照片如圖2所示。

由圖2a可見，鋼材存在嚴重的脫碳，脫碳層達到0.5mm，沒有過熱過熱過燒現象；由圖2b可見，裂紋底部存在嚴重的條帶鐵素體，且在裂紋邊緣殘留大量的斷裂條帶鐵素體；由圖2c、d可見，存在嚴重的內部裂紋或條帶鐵素體，裂紋沒有延伸到鋼材表面。

從圖2分析來看，鋼材上存在條帶鐵素體，并在此組織內部存在大量的縫隙，且表面裂紋沿條帶鐵素體開裂，并在部分區域殘留大量的斷裂的條帶鐵素體；從圖2c分析，該裂紋是在加熱過程中延伸擴展，是由內部向外開裂。因為連鑄坯在加熱時必然出現表面升溫速度大于中心升溫速度，從而形成表面和中心的溫度差△t，這樣鋼表面的熱膨脹率就比中心大，造成鋼的表面受到壓應力作用，中心受到拉應力。溫差越大，熱應力就越大，當熱應力增大到超過鋼的強度極限時，便形成內部開裂[1]。而原始存在強度較低的條帶鐵素體組織和裂紋，沿原裂紋處擴展到連鑄坯表面，所以裂紋處存在脫碳。

2 連鑄坯分析

通過對鋼材裂紋處分析，認為鋼材裂紋與連鑄坯質量有關。所以，對剩余未生產的連鑄坯表面質量進行檢查。

由圖3a可見，鋼坯表面存在明顯凹坑缺陷。

從連鑄情況和連鑄坯表面情況來看，造成凹陷原因為結晶器保護渣質量不好，造成保護渣結塊嚴重、厚度不均；連鑄坯裂紋主要原因為因保護渣質量部好造成渣層厚度不均，使得結晶器導熱不均，連鑄坯在結晶器內由于冷卻不均，坯殼難以承受兩側產生的拉應力，出現了激冷層的裂紋。

4 結論

25Cr2MoVA表面缺陷為鋼材表面裂紋，非過燒缺陷；其產生的原因為連鑄坯凹陷和裂紋造成，而造成連鑄坯凹陷和裂紋為通宇結晶器保護渣質量不好，保護渣結塊嚴重，造成連鑄坯表面渣殼厚度不均，使得連鑄坯出現凹陷，并同時影響連鑄坯散熱，使得連鑄坯散熱不均，造成連鑄坯表面裂紋。

參考文獻：

[1]姜錫山.特殊鋼缺陷分析與對策[M].北京：化學工業出版社，2006.