国检检测欢迎您!

微信公众号|腾讯微博|网站地图

您可能还在搜: 无损检测紧固件检测轴承检测上海综合实验机构

社会关注

分享:加热温度对15CrMo钢晶间氧化行为的影响

返回列表 来源:国检检测 查看手机网址
扫一扫!分享:加热温度对15CrMo钢晶间氧化行为的影响扫一扫!
浏览:- 发布日期:2023-02-20 15:02:22【

史学星,王 畅,,,格 

(首钢集团有技术,100043)

摘 要:利用热重分析扫描电镜及电子探针分析的方法,研究了不同加热温度下15CrMo钢的 晶间氧化行为结果表明:随着加热温度的升高,15CrMo钢外层的氧化铁皮厚,间氧化深度呈先增大后减小的趋势;15CrMo钢晶间氧化的鼻尖温度为850 ℃,化深 度约为12.9μmSi,Mn,Cr,Mo元素只能扩散到靠近基体的 界面处的方。 

关键词:15CrMo;;;中图分类:TG142.1 :A 章编:1001-4012(2022)09-0001-04

热冲压成形用15CrMo钢主要以热轧酸洗轧和 镀 层 等 状 态 供 货对 于 热 轧 和 酸 洗 状 态 15CrMo钢成品,若其生产制造工艺不当,材料表层会 形成晶间氧化物晶间氧化是指:在高温下,氧原子 向钢中扩散,Al,Si,Cr,Mn等元素发生反应,并在 材料表面几十微米的范围内形成沿晶界分布的灰黑 色氧化物质钢板带有晶间氧化的组织,其晶界处结 合力会非常薄弱,导致钢板在轧制或后期加工处理时 在表面产生裂纹,使用时存在安全隐患目前,国内 外对晶间氧化的研究较少,多聚焦在高温晶间氧化氧化动力学以及缺陷分析等方面,对于板材低温晶间 氧化的研究十分少见基于前期研究表明,加热炉加 热和粗精轧过程并非是造成晶间氧化的主要工序, 间氧[1-5]因此,15CrMo了加热温度(即卷取温度),形成晶间氧化试样的微观形貌晶间氧化深度以及合 金元素的,晶间氧化形成 的机制,的措

1 试验材料及方法 

1.1 试验材料

试验材料选取15CrMo,读光谱仪对 其进行化学成分分析,结果如表1

1.2 试验方法 

15CrMo钢加工成尺寸为4mm× 4mm× 6mm(××)的块状模拟试样,测试仪器为 STA449C 型同步热分析仪,在氩气保护气氛下以 40 /min,分别为700,750,800,850,900,950 15CrMo在实际生产中卷取温度一般不大于750 ,合金 元 素 对 晶 间 氧 化 深 度 的 影 响,故 选 700~ 950 的温度区间对其进行低到目标温度后,在空气气氛30 min,后在保护气氛下迅速冷却至25,最终得到热温度下的晶间氧化模拟试样,将模拟试样截行热镶嵌和磨抛后,进行扫描电镜(SEM)和电子探 针分析。 


2 试验结果 

2.1 热重分析 

15CrMo钢在不同加热温度下的热重变化曲线 如图1所示由图1可知:当加热温度为700, 15CrMo钢的氧化增重仅为0.02%;当加热温750,15CrMo钢的氧化增重为0.04%;当加热 温 度 为 800 ,15CrMo钢 的 氧 化 增 重 可 达 0.08%;当加热温度为850 ,15CrMo钢的氧化 增重达到0.54%;当加热温度为900 ,15CrMo 钢的氧化增重为1.00%;当加热温度为950 , 15CrMo钢的氧化增重为1.97%可见加热温度越 ,,化 速 率 就 越 快, 15CrMo对应。 

2.2 SEM 分析 选取700,750,800,850,900,950加热温度下 SEM ,2别进行测量,15CrMo钢外层氧化铁皮厚度和晶间 氧化深度随加热温度的变化曲线如图3所示

由图2,3可以看出:700,外层 氧化铁皮厚度约为3.3μm,;当加热温度为800 ,外层氧化约为 8.8μm,晶间氧化深度 约 8.3μm;850℃,外层氧化铁皮厚度44.1μm,度约为12.9μm;950,厚度约为92.2μm,3.5μm着加热温度升高,15CrMo钢外层氧化铁皮增大,晶间氧化的深度呈先增大后减小的趋势,综上, 可以得出85015CrMo钢晶间氧化的鼻尖温度。 

3 综合分析

晶间氧化产生的原因是:在高温含氧条件下,原子和金属离子因沿材料晶界扩散而产生了晶间氧 因为晶界是金属材料中最薄弱的地方,故氧化首 先发生在晶界,在晶界发生氧化后,氧原子向晶内继 续迁移扩散,进而氧化整个晶粒,即形成表面氧化 随着保温时间逐渐延长,表层金属发生氧化并生 成了氧化铁皮,氧原子进一步向材料基体内部迁移,沿,氧化,最终氧化 (900 ) ,速率,;,,[6]750,850,950 ,15CrMo,4

由图4可知:750~950温度范围内,随着加热温度 的升高,合金元素Si,Mn,Cr基体断扩散,并发生选择性优先,和基 体的交界处富集;在靠近基体的晶间氧化处,Si,Mn,Cr 合金元素优先富集且最为明显,Mo元素分布不明显; 当加热温度为850,15CrMo最严为了进一步研究Si,Mn,Cr,Mo晶间 氧化过程的作用机理,利用电子探针对15CrMo850,55,15CrMo在外 层 铁 皮 和 基 体 的 交 界 处,主 要 是 Si,Mn,Cr, Mo,O ,处主Si, Mn,Cr,O ,Mo能扩散到靠近基体的界面处

根据热力学计算原理,当加热温度850, 氧化物自由能 ΔG 由低到高为:ΔGSiO2 <ΔGMnO < ΔGCr2O3 <ΔGMn3O4 GFeO <ΔGFe3O4 <ΔGFe2O3 < ΔGMoO3 ,ΔG ,表示,此可见各金属元素与氧原子的反应能力从大到小依 次为 Si,Mn,Cr,Fe,MoMo元素在钢中远比 Fe元素稳定,且其在15CrMo钢中含量也不高,可判定扩散到靠近基体界面处的 Mo元素多以固溶 态的形式存在[6]综合上述分析结果可知,15CrMo的形成机制在于卷取过程中,Si,Mn,Cr晶界扩散的激活能显著小于晶内,和力较强的Si,Mn,Cr等合发生性优先氧化,Si,Mn,Cr产物,勾勒晶界,最终造成了热轧板表层晶间氧化的 形成当加热温度为700 ,15CrMo钢无晶间 氧化现象,850 15CrMo当加热温700 ,钢晶间氧化的发生,在常规Si-Mn钢中添加 Cr,Mo 等合金元素,也可以抑制晶间氧化的发生

4 结论与建议

15CrMo钢随着加热温度的升高,其外层氧化 的厚,的趋,850,12.9μm15CrMoSi,Mn,Cr,Mo建议将加热温度降低至700 ℃以下,Cr,Mo等合金元素,可以抑制材料发生晶间

文章来源:材料与测试网

推荐阅读

    【本文标签】:钢晶间氧化检测 国检检测 第三方金属检测机构
    【责任编辑】:国检检测版权所有:转载请注明出处

    最新资讯文章