04静钢锻坯内部气泡裂纹分析

太原重型机械集团公司理化检定中心   范文秉，朱锦艳等

扫描电镜断口分析表明，气泡区断口由宽窄不同的气孔带与韧窝带平行排列所组成(图1) ，气孔带底部呈光滑、无棱边的自由表面(图2) ，这种光滑的表面与气体的存在有关，系光滑的气体通道，气泡壁上有大量颗粒状夹杂物粘附在自由表面上。经能谱微区分析可知其为含Al 和Mn 的氧化物夹杂。韧窝带上韧窝较浅，其上分布着粒状夹杂物，韧窝底部部分呈光滑的皱折(图3) ，表明韧窝带是微小气泡的另一表现形式。不含气泡缺陷的金属基体断口为典型的解理河流花样，为正常的结晶断口。

图1 　气孔带与韧窝带平行排列(Bar = 100μm)

图2 　气孔光滑自由表面粘附粒状夹杂物(Bar = 10μm)

图3 　韧窝带粒状夹杂物和部分光滑皱折(Bar = 20μm)

通常内部气泡微观形貌中可见到一些无尖角的光滑自由表面，但无夹杂物和其它明显特征，此种内部气泡微观光滑自由表面粘附着颗粒状氧化物的情况较为少见，这与其产生的原因有关。产生气泡的原因一般是脱氧不良，钢液中含气量过多，当钢液在高温时，它可溶解一定量的气体，随着温度的降低，钢液中的含气量也减少，如果脱溶的气体不能在钢液凝固前逸出就会在钢锭中形成气泡。造成如此大量的气泡和氧化物存在的主要原因是钢锭出现了返氧现象，即未逸出钢液的氧，再次发生碳氧反应，生成CO 气体上升，致使冒口上涨。返氧现象是脱氧时加锰铁时间过晚，包中加铝块破碎不好等因素造成的。大量夹杂物和气泡的存在破坏了钢材的致密性，大幅降低了金属的强度，从而导致锻造变形时开裂。

内部气泡断口微观形态可以清晰地观察到气泡底部的断裂形态即光滑自由表面，且有颗粒状氧化物夹杂粘附在自由表面上。产生大量内部气泡的主要原因是冶炼控制不当，脱氧不良，钢锭冒口端出现返氧现象。