Cr12模具钢中非金属夹杂物的种类和特征

Cr12模具钢中非金属夹杂物的种类和特征

 

非金屑夹杂物显著影响钢的使用性能，同时对Cr12模具钢的切削性能及表面粗糙度也有重要影响。分析夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布是冶金质量检验及失效分析的重要方面。

 

Cr12模具钢中非金屑夹杂物依其来源可分为两大类：

    (1)外来夹杂物；这类夹杂物是由耐火材料、炉渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢液中来不及上浮而滞留在钢中造成的，外来夹杂物尺寸比较大，故又称租夹杂，外形不规则，分布也没有规律；

    (2)内生夹杂物：溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元索在降温和凝固时，由于溶解度降低，它们与其他元素化合并以化合物形式从液相或固溶体中析出，后包含在钢锭中，这类化合物称为内生夹杂物，内生夹杂物的颗粒一般比较细小，故又称为细夹杂。通常钢中非金属夹杂物主要是内生夹杂物。

    内生夹杂物是不可避免的，正确的操作只能减少其数量或改变其成分、大小及分布情况；至于外来夹杂物，只要操作正确、仔细，则是可以避免的。

    Cr12钢中常见的非金属夹杂物，依其性质、形态和变形特征等又可分为以下几种。

    (1)氧化物：常见的氧化物有FeO、MnO、si02：、Al2O3、Cr203等。多数氧化物的塑性低，脆性大、易断裂，属脆性夹杂物，经轧、锻后沿加工方向排列成串或点链状分布，在明场下呈灰色。抛光性差、易剥落，如图4—12所示。

    (2)硫化物：如MnS、Fes等，塑性较好，属塑性夹杂物。经轧、锻加工后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段状。在明场下呈浅灰色。抛光性好，不易剥落，如图4—13所示。

    (3)硅酸盐：硅酸盐夹杂有易变形的(如2MnO．siO2)，也有不易变形的。易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似，沿加工方向延伸变形呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色；不易变形的硅酸盐与氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布，明场下也呈暗灰色。在定量评级时，脆性硅酸盐按氧化物评级，而塑性硅酸盐按硫化物评级。

    (4)点状不变形夹杂物：简称点状夹杂，铬轴承钢中的点状夹杂物主要是由镁尖晶石和含钙的铝酸盐或含铝、钙、锰的硅酸盐所组成。这种不变形夹杂物经加工后不变形，以点(球)状形式存在，如图4—14所示。

    (5)氯化物：通常遇到的氯化物夹杂有A1N、TiN、VN、ZrN等，它们的形状一般比较规则，多呈正方形、长方形、三角形等。压力加工不变形。在明场下呈浅黄色、金黄色或玫瑰色。

    非金属夹杂物的存在破坏了Cr12金属基体的连续性，它们在钢中的形态、数量、大小和分布都不同程度地影响着钢的各种性能。例如，非金属夹杂物导致应力集中，引起疲劳断裂；数量多且分布又不均匀的夹杂物会明显地降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性；模具钢内呈网络状存在的硫化物会造成热脆性。因此，夹杂物的数量和分布通常被认为是评定钢质量的一个重要指标，并被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检验项目之一。