于志敏

（瓦房店轴承集团有限责任公司）

在对连铸GCr15钢原材料进行低倍组织检验时，经常发现个别炉号钢材存在严重的中心偏析现象，而这种偏析现象在GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》标准中无对应的评级图片，现有不同钢厂提供的φ55mm和φ60mm热轧状态的钢材存在的这种缺陷，故整理这种缺陷的表现形式以供同行探讨。

1　中心偏析的低倍组织表现形式

按GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》标准要求，从圆形钢材的一端截取料段，加工成10mm~15mm厚的低倍试样，将试样放入50%（质量分数）工业盐酸水溶液中加热至70~80℃并保温30分钟，在低倍试片的中心部位出现颜色较深的斑点，圆形斑点直径约为3mm，直线形斑点长度约为5mm，有明显的边界，因斑点处没形成孔洞，不能判定为缩孔，与呈点状分散分布的中心疏松也无法对应，如图1所示：

图1　低倍检验试片中心颜色较深的斑点

2　中心偏析的化学成分分析

对存在中心偏析的低倍试片纵向剖开，采用ARL4460直读光谱仪在试样的纵向面上检测化学成分，具体数据见表1。

二个试样心部以外区域化学成分符合标准要求，1、2号试样心部的C、Cr元素含量明显高于非心部区域，且超出标准要求，表明心部存在严重的成分偏析。

3　中心偏析的高倍组织表现形式

在试样的纵向截面上，采用4%硝酸酒精溶液腐蚀，肉眼可见心部有颜色不同的成分偏析带，采用Leica金相显微镜检验，二个试样的偏析带区域显微组织由粗网状碳化物、索氏体和针状碳化物组成，晶粒粗大，具有魏氏组织的典型特征，偏析带区域以外的组织为正常索氏体，无网状碳化物和针状碳化物，晶粒明显小于心部的偏析带区域。

图2

图3　心部魏氏体组织与正常组织分界明显

采用箱式炉对试样进行淬火处理，淬火温度为835℃，按试样每毫米厚度保温1.5分钟确定保温时间，油冷后150℃回火1小时，再在试样纵向面上检验偏析区组织，经4%硝酸酒精溶液深腐蚀后，可看到二个试样心部的网状碳化物和针状碳化物没能消除。

图4　1号试样心部

基体上存在网状碳化物和针状碳化物

图5　2号试样心部

基体上存在网状碳化物，针状碳化物和不规则的孔洞

4　形成原因探讨

钢液在凝固形成连铸钢坯的过程中，从钢坯的表层至心部依次形成表层细晶区、柱状晶区和等轴晶区，钢坯的心部Z后凝固，由于选择结晶规律的影响及钢坯中心部位冷却速度较慢，把碳、铬及其它非金属杂质元素不同程度地推向钢坯的心部，形成富含碳、铬和非金属杂质的心部成分偏析区。同时，冷速较慢可以导致心部的奥氏体晶粒长大的现象。有资料表明，当过共析钢含碳量大于1.2%时，在铸造、热轧、锻造后的空冷，或加热温度过高并以较快速度冷却时，先共析渗碳体从奥氏体晶界沿奥氏体一定晶界向晶内生长并呈针片状析出，形成渗碳体魏氏组织，并且晶粒越大，越容易形成魏氏组织。被检验的钢材心部含碳量已经超过了1.2%，甚至达到1.33%，因此，在轧制过程中都形成了渗碳体魏氏组织。

5　结论

连铸轴承钢可能存在中心偏析现象，在低倍组织检验试片上表现为心部腐蚀较深的暗斑，热轧状态的高倍检验试片表现为心部的渗碳体魏氏组织，偏析区的碳、铬含量超过标准要求，并可能伴有非金属夹杂物聚集和缩孔现象。由于偏析区域较大，在锻造及热处理过程无法消除，成分偏析、非金属夹杂物聚集及缩孔可能造成轴承锻造和热处理加工工序的废品，如果保留在轴承上则能够导致轴承的早期失效，因此，连铸轴承钢的中心偏析缺陷是不可接受的缺陷，应在今后的轴承钢技术条件中给予明确规定。

来源：《哈尔滨轴承》2019年4期