滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6低倍夾雜缺陷的分析研究

滲碳齒輪鋼18CrNiMo7-6是一種表面硬化鋼，具有高強度、高韌性和高淬透性等優點，廣泛應用于礦山、運輸、機車牽引、起重和內電等工業領域。某廠生產的18CrNiMo7-6鋼大批量地出現低倍夾雜物，嚴重影響產品質量以及市場信譽。針對產品有缺陷的部位，采取低倍、高倍和掃描電鏡等方式進行分析研究。

18CrNiMo7-6鋼生產工藝路線：電爐冶煉→LF精煉→VD真空→澆注→緩冷坑緩冷→鋼錠加熱→鍛造→鍛后退火→無損檢測→檢驗、檢查→交貨。

具體生產工藝操作如下：裝料時生鐵或鐵水的量大于鋼鐵總量的30%；初煉時P≤0.010%，T＞1580℃時出鋼；精煉過程中盡快造好白色泡沫渣，且白渣保持時間大于20min。當≤0.010%，溫度≥1650℃時抽真空；VD階段，逐級開啟真空泵，真空度達到67Pa，保持15min以上，放散；澆注過程中嚴格控制注溫注速，嚴禁在澆注1/3之后調整流速。

從低倍試片上觀察夾雜物的分布，發現顆粒大而多、排列無規律，而且發生夾雜的部位也不固定，有的出現在鋼錠頭部，有的在尾部，有的在中間。

雖然鍛造過程會使鑄態組織的夾雜缺陷聚集，但如此大批量地產生缺陷，初步確認應該是冶煉過程，主要是脫氧過程出現問題。從夾雜缺陷分析中可看出，在低倍試片中除夾雜物外，無一般疏松等其他低倍缺陷，夾雜物分布范圍較大，有的彌散分布，有的聚集分布，夾雜物邊緣與基體有尖角。高倍檢測情況也證明夾雜物顆粒尺寸大，有尖角并嵌入基體。從掃描電鏡結果可以看出，除基體含量外，缺陷中氧所占比例平均為54.55%，鋁為32.66%，鎂為4.01%，鈣為3.74%，硅為1.02%，錳為0.82%，鐵為2.67%。從夾雜物的組成判斷，次夾雜物主要由氧和鋁組成，且氧和鋁的比例接近3∶2，由此確定夾雜物的主要組成是Al2O3。

為了降低夾雜物缺陷，北滿特鋼有限公司的技術人員對18CrNiMo7-6鋼的生產工藝進行了改進，采用兩種工藝進行生產：一種是在初煉出鋼過程不加鋁錠，到精煉工位喂鋁線；另一種是在初煉出鋼過程加鋁錠脫氧，到精煉工位后，視鋼中鋁含量情況，少量補喂鋁線。工藝研究結果表明：

（1）18CrNiMo7-6鋼夾雜物缺陷的主要成分是Al2O3。

（2）脫氧時機與是否發生夾雜缺陷關系不大。

（3）在噸鋼用鋁量一定的前提下，提高沉淀脫氧用鋁量，降低擴散脫氧用鋁量，有利于消除Al2O3夾雜缺陷。

（4）經驗表明，無論采用何種工藝生產，用鋁脫氧盡可能在精煉前期完成。