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总第215期
冶金
2013年第11期
HEBEI METALLURGY
2013 Number 11
加热工艺对高碳钢65Mn脱碳行为的影响
耿赛晓
(唐山国丰钢铁有限公司,河北唐山063300)
摘要;脱碳过程是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳的过程。从加热温度、保温时
间、炉内气氛等各方面分析了高碳钢65Mn加热过程中脱碳层变化规律,为高碳钢生产提供了理论依据。
关键词:加热工艺;高碳钢;脱碳层;影响
中图分类号:TF704.5
文献标识码:A
文章编号:1006-5008(2013)11-0008-05
INFLUENCE OF HEATING PROCESS
ON DECARBURIZATION OF HIGH-CARBON STEEL 65mn
aixiao
Tangshan Guofeng Iron &Steel Co. Ltd Tangshan, Hebei, 063300
Abstract: It is analyzed the change law of decarburization layer in heating of high-carbon steel 65mn from as
holding tir
ey Words: heating process; high-carbon steel; decarburization layer; influence
1引言
钢内扩散;另一方面钢中的碳向外扩散。从最后的
高碳钢在加热炉加热过程中发生脱碳,将影响结果看,脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能
其奥氏体组织的均匀性。不仅使其在后续冷变形时形成。因此,在氧化作用相对较弱的气氛中,可以形
强度达不到要求,而且影响其耐磨性,还可能由于变成较深的脱碳层。对大多数钢来说,脱碳会使其性
形不均匀产生裂纹。而化学成分和加热工艺(加热能变坏,故均视为缺陷。特别是高碳工具钢、轴承
温度、加热保温时间、炉内气氛等)参数对高碳钢脱钢、高速钢及弹簧钢,脱碳更是一种严重的缺陷。脱
碳行为产生显著影响。唐山国丰钢铁有限公司采用碳层由于碳被氧化,反映在化学成分上其含碳量较
其生ア产65Mn钢铸坯作为原料,与河北联合大学合正常组织低;反映在金相组织上其滲碳体(Fe,C)的
作,通过试验模拟加热炉内气氛,对加热过程对高碳数量较正常组织少;反映在力学性能上其强度或硬
钢脱碳现象进行了研究。
度较正常组织低。
2脱碳的定义
脱碳试验原料准备
脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳
坯料试样采用唐山国丰钢铁有限公司生产的热
的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成轧65Mn铸坏,后续热轧后供生产冷轧锯片,原料化
甲烷或一氧化碳的过程。其化学反应方程式如下
学成分见表1。沿坯料断面的表面截取试样,以此
2Fe,C+0,=6Fe+2C0
研究坯料表囿的脱碳情况。
Fe, C +2H2 =3FE CHA
表165Mn连铸坯化学成分
%
FeC+HO =3FE +Co+H
Tab. Chemical composition
Fe, C+CO. =3FE+2co
of 65 Mn steel continuous casting billet
脱碳是扩散作用的结果,脱碳时一方面是氧向
Si
Mn
N
0.620,19
0.88
0,026
0.007
0.008
收稿期:2013-09-20
4加热制度对65Mn钢脱碳行为的影响
作者简介:耿赛晓(1980-),男,工程师、,2002年毕业于东北大学治
金专业,现在唐山国丰钢铁有限公司从事炼钢技术工作,E-mail
4.1加热温度
ersxiaol88@139.com
钢坯加热温度与脱碳层深度直接相关,随着温
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河北治金
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度的升高,钢中碳原子的活动能力増加,使得钢中的1250℃后,随着加热温度的升高65Mn钢表面的氧
碳原子扩散至表面,温度越高原子活度就越大,散失化层厚度明显增加,说明高加热温度导致65Mn钢
的碳原子就越多。
表面的氧化速度大于脱碳速度,形成一层氧化保护
热轧带钢的加热炉保温温度一般为1200℃,出炉层可以避免脱碳层的形成,但65Mn钢的氧化损失
温度一般在1150℃左右,因此,模拟现场加热温度设将会急剧增加,如图2所示。
定为950℃、1050℃、1150℃、1250℃、1300℃
在加热气氛、保温时间相同(30min)的情况下,
在950~1300℃范围内,随着加热温度升高,脱碳
层厚度呈先逐渐增加后降低的趋势,当温度升至
1250℃时脱碳层厚度达到最大值0.600mm,如图
1所示
在其他加热条件相同的情况下,加热温度越高,
试样金相组织越粗大、越密集,碳浓度越低,试样的
0.0
脱碳层越厚。在加热温度950℃下,试样没有完全
90095010001050110011501200125013001350
脱碳层,半脱碳层也很少。这说明只有加热到一定
加热温度/℃
图1加热温度与脱碳层厚度关系
温度的条件下65Mn钢才会出现脱碳层,在比较低
Fig. I Relation between heating
的温度下65Mn钢不出现脱碳层。当加热温度高于
temperature and decarburization layer thickness
(a)950C
(b)1050℃
(c)1150℃
(d)1250℃
(e)1300℃C
图2不同加热温度下试样脱碳层金相组织
ig. 2 Metallographic structures of decarburization layer of samples under different heating temperatures
由图2可知,加热温度越低,铸坯的原始组织中所需的时间在90~300min不等。因此制定30
奥氏体晶粒尺寸越小。因此在实际生产中,65 Mn min、50min、80min、110min、170min不同保温时间
钢的加热温度在1200℃以下,若要减少65Mn钢的研究其对钢坯脱碳层的影响。
脱碳层深度,在保证正常轧制的条件下,应尽量降低
在相同的试验条件下,随着加热保温时间的增
加热温度。
加,脱碳层厚度也逐渐增加。试样在保温30min时
4.2加热保温时间
脱碳层厚度最薄,当保温时间达到80min脱碳层厚
加热时间与脱碳层之间的关系可以简单地描述度为30min脱碳层厚度的2倍以上,当保温时间达
为:随着加热时间的增加,脱碳层深度也随之增加。到170min脱碳层厚度为最大值,可见加热保温时
正常生产的情况下热轧钢坯从进加热炉到出加热炉间对脱碳层厚度有明显的影响,如图3所示。