大、小规格结构钢低倍组织评级图间的差异及联系

摘要：GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》是目前国内唯-钢铁型材、扁材低倍组织缺陷评级图，但样品缺陷的大、小与样品规格不成正比。笔者结合标准的修订，阐述了大、小规格评级图间的差异及联系。

GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》是在GB1979-1980《结构钢低倍组织缺陷评级图》的基础上增加庐<40～小规格低倍偏析评级图和笋>250mm大锻材低倍评级图基础上修订而成的。《结构钢低倍组织缺陷评级图》是国内钢铁行业和机械行业生产、使用者对型材低倍组织、缺陷评级、判定的唯-标准。太钢作为国内特大型特钢企业先后承担了GB1979-1980和GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》的起草、修订工作。在此，将制作大、小规格评级图的原则略作阐述，仅供大家参考。

1 评级图的制作

GB/T1979-1980《结构钢低倍组织缺陷评级图》在执行20年来，对保证和提高我国钢铁产品的质量起到了巨大的作用，尤其是特钢企业的不锈钢、碳素钢、纯铁、合金结构钢的轧材、锻材、钢坯等均参照本标准进行内部试验及出厂产品的检验。该标准对钢铁行业型材的生产及质量保证起到了非常重要的作用，但近年来，随着钢铁生产技术的快速发展，尤其是连铸技术的发展和型材产品规格的上、下扩展，GB/T1979-1980《结构钢低倍组织缺陷评级图》的评级范围已不适应生产者和用户的使用。为此修订出台了GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》。该标准包含了Φ6～Φ300mm型材低倍组织、缺陷评级图。

2 大、小缺陷评级图

在此仅以其中疏松评级图为例。疏松缺陷在酸浸试片上表现为组织不致密，呈分散在试片上的暗点和空隙。在塑性加工前、后，暗点和空隙数目发生了变化，但无-定规律，如Φ16mm线材的疏松缺陷基本消失。

3 讨论

①铸锭组织不均匀、晶粒粗大、气孔、夹杂物多。铸造缺陷(气孔和缩松)在大规格钢材上更容易腐蚀，容易判定缺陷类型和级别。

②钢锭经热加工大变形后的组织细密，部分气孔、缩孔和缩松能锻合，使缺陷种类减少，级别减轻。Vxw中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

③在金属铸锭中含有的夹杂物(有塑性夹杂物，还有脆性夹杂物等)多分布在晶界上。在金属变形时，晶粒沿变形方向伸长，塑性夹杂物也随着变形-起被拉长，而脆性夹杂物被打碎呈链状分布，致使缺陷扩展。经再结晶后，晶粒被细化，而夹杂物却依然成条状和链状被保留下来，形成了锻造流线。

在变形过程中，由于边界摩擦的作用，大变形区与刚性区之间无明显的过渡区，在两区之间形成了剧烈的剪切变形带;随着变形的增大，变形区经较大的变形后，材料内部的受力情况将发生变化。变形继续增大时，则表现为剪切带开始移动并引起刚性区逐层进人塑性状态。在上述条件下，加之夹杂物和粗大晶界的存在，裂纹非常容易在夹杂物和晶界处产生。如徽粗过程中，在与砧面接触的刚性区和中间部分的大变形区之间的剪切带中变形非常剧烈，当变形达到某-特定值时，原刚性区开始发生变形致使载荷急剧增大，此时常导致缺陷扩展。

采用云纹法研究了夹杂物、空洞等缺陷处的微观变形分布情况，证明了缺陷的形貌直接影响应力集中程度，剪切变形和缺陷局部应力的综合作用致使缺陷之间金属基体断裂，微小夹杂物通过裂纹相连，然后夹杂挤人裂纹，直至形成更大的夹杂性裂纹。

在锻造过程中，大型锻件内部存在的夹杂物和粗大的晶界是引起材料损伤的原因。研究夹杂物的变形行为及其对金属基体变形的影响表明，在800-1200℃范围内，随着温度的升高，裂纹产生存在3种形式：

①夹杂物处基体形成空洞，空洞长大直至汇合;

②夹杂物与基体脱开形成空洞，然后沿界面扩展到基体直至断裂;

③裂纹萌生于晶界，沿晶界扩展至断裂。

传统的锻造工艺仅考虑打碎铸态组织、消除空洞性缺陷，而没有考虑夹杂物和晶粒、晶界的影响，致使大型锻件废品率较高。采用合理的工艺参数避免了夹杂性裂纹的形成，打碎了铸态组织，消除了空洞性缺陷，而且将损伤与高温修复规律用于生产实践，通过高温和塑性变形修复大型锻件中已存在的缺陷，通过变形量和温度控制晶粒组织，减少粗晶晶界损伤发生，保证了产品质量，大大提高了产品合格率。

4 结论

(l)经过不同道次的轧制及锻造后，钢材的低倍组织、缺陷发生了变化，但组织、缺陷的变化与钢材规格的变化不成正比。因此，评级图在不同规格间不能等比例使用或换算。

(2)偏析缺陷经轧制及锻造后缺陷集中、致密。对钢材横向性能影响更为严重。在修订小规格评级图时，对级别要求更严。

(3)疏松(含夹杂物)缺陷经变形后，塑性夹杂物变成带状，而脆性夹杂物被轧碎成为多个缺陷。缺陷数量增多，面积缩小，评级级别可适当放松。

(4)裂纹经加工后有些焊合，含夹杂物或已被氧化了的裂纹扩展为大裂纹。

(5)晶粒经加工后细化，组织更致密。