Phân tích vết nứt ngang trong quá trình rèn lô dự phòng

Các vết nứt hiện đang là vấn đề nổi cộm ảnh hưởng đến sự phát triển của sản xuất rèn và chất lượng rèn, đồng thời cũng là trọng tâm nghiên cứu và thảo luận trong ngành rèn. Với việc nghiên cứu các vật liệu và quy trình rèn mới, các vết nứt trong rèn cũng biểu hiện nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như vết nứt dày đặc, vết nứt dọc và vết nứt ngang. Năm 2019, các vết nứt dọc nghiêm trọng hơn trong quá trình rèn và làm xáo trộn VC cuộn sao lưu sản phẩm, làm cho việc vệ sinh thủ công trở nên khó khăn. Bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất, cải thiện kiểm soát tạp chất và cải thiện chất lượng bề mặt của thỏi thép, các vết nứt đã được cải thiện đáng kể, nhưng vấn đề về vết nứt ngang vẫn tồn tại trong quá trình rèn.

VC của công ty thỏi thép được nung nóng bằng khí đốt tự nhiên, với nhiệt độ nung nóng là 1240~1260°C. Trọng tải của thỏi thép VC tương đối lớn, thường là hơn 50 tấn. Nó được rèn bằng ba ngọn lửa, với ngọn lửa đầu tiên bốc lên và ép kẹp; trụ lửa thứ hai được làm dày và kéo dài. ; Thành phẩm lửa thứ ba được rèn. Nhìn chung, các vết nứt ngang dày đặc sẽ xuất hiện trên bề mặt của thỏi thép VC sau ngọn lửa thứ hai và rõ ràng hơn ở một mặt của bề mặt. Tuy nhiên, các vết nứt như vậy không rõ ràng trong quá trình làm nhám. Sau khi kéo dài ngọn lửa thứ hai, các vết nứt dày đặc trên bề mặt của thỏi thép như thể hiện trong Hình 1.

Hình 1 Trạng thái vết nứt dày đặc trên bề mặt phôi thép

Thỏi thép được rèn trong lần đốt thứ hai, đưa vào lò và ủ, sau đó bề mặt được lấy mẫu và thử nghiệm.

Đánh giá quy trình

Người ta thường cho rằng sự xuất hiện của các vết nứt ngang hoặc vết nứt diện tích có liên quan trực tiếp đến hai khía cạnh.

1) Nếu các nguyên tố còn lại vượt quá tiêu chuẩn, bao gồm Cu và As, v.v., các vết nứt khu vực sẽ xuất hiện trong quá trình xáo trộn hoặc kéo. Do đó, các khu vực có vết nứt nghiêm trọng đã được lấy mẫu và kết quả phân tích phổ được thể hiện trong Bảng 1.

Bảng 1 Kết quả phân tích phổ của các vùng nứt nghiêm trọng (phần khối lượng) (%)

Sau khi kiểm tra thành phần hóa học, không phát hiện thành phần gây hại rõ ràng nào vượt quá tiêu chuẩn.

2) Quá trình nung quá mức do nhiệt độ nung quá cao. Trong những ngày đầu, nhánh rèn đã gặp phải vấn đề nứt dọc nghiêm trọng do quá trình nung quá mức ở một bên trong quá trình nung phôi thép. Phôi thép bị tổn thất nghiêm trọng sau khi rèn. Tuy nhiên, không phát hiện thấy vết nứt nào trong quá trình đảo phôi thép này và nhiệt độ nung không vượt quá tiêu chuẩn khi kiểm tra lại.

Công nghệ rèn thép công cụ tốc độ cao

Phân tích kim loại

(1) Phát hiện pha kim loại ở vị trí bình thường, bề mặt thỏi thép không có vết nứt. Độ sâu của điểm sáng được đánh bóng là 1~2mm. Cấu trúc là perlit + một lượng nhỏ cacbua, không tìm thấy tạp chất, như thể hiện trong Hình 2.

Hình 2 Kiểm tra kim loại học các vị trí không có vết nứt trên bề mặt

(2) Vị trí khuyết tật: Phát hiện cấu trúc kim loại học trong khu vực có vết nứt nghiêm trọng trên bề mặt thỏi thép (tổng cộng 3 điểm). Độ sâu của điểm sáng được đánh bóng là 4~5mm. Cấu trúc là ferit và không tìm thấy tạp chất, như thể hiện trong Hình 3.

Hình 3 Phát hiện cấu trúc kim loại ở những khu vực nghiêm trọng

Trong quá trình kiểm tra kim loại học tại chỗ, người ta thấy rằng toàn bộ trường nhìn được cấu thành từ cấu trúc ferit, không tìm thấy cấu trúc perlit và độ sâu của lớp thoát cacbon rõ ràng sâu hơn so với phần bình thường.

(3) Lấy mẫu vị trí khuyết tật: Lấy mẫu khu vực có vết nứt nghiêm trọng trên bề mặt thỏi thép, vị trí được thể hiện ở Hình 4.

Hình 4 Vết nứt bề mặt trong phôi thép

Tiến hành kiểm tra kim loại phóng đại cao trên mẫu lấy được, như thể hiện trong Hình 5. Khu vực được đánh dấu là cấu trúc ferit. Sử dụng thước kẻ để đo, như thể hiện trong Hình 6, cấu trúc ferit gần vết nứt (khu vực điểm sáng trong Hình 5) có độ sâu 9~10mm và chiều rộng khoảng 10mm.

Hình 5 Khu vực được đánh dấu là cấu trúc ferit

Hình 6 Độ sâu cấu trúc Ferrite

So sánh hai bức ảnh của Hình 7 và Hình 8, có thể thấy rằng kích thước của vùng mô ferit ở cả hai bên vết nứt rõ ràng là khác nhau, và ngoại trừ vùng được đánh dấu trong Hình 5 (đường màu đỏ), là cấu trúc ferit, các vùng khác đều là cấu trúc perlit. . Kim loại học của mẫu cho thấy kích thước hạt của vùng ferit là 6 đến 10 cấp. Phát hiện lại độ sâu điểm sáng của cấu trúc ferit trên bề mặt thỏi thép, đánh bóng đến 10 ~ 12mm và phát hiện cấu trúc perlit.

Hình 7 Thay đổi cấu trúc vi mô tại vị trí vết nứt

Hình 8 Cấu trúc Ferrite

Phân tích kính hiển vi điện tử

Sau khi phần bên phải của vết nứt (được đánh dấu bằng đường màu đen ở phần dưới) bị nghiền nát, hình thái vi mô của bề mặt gãy được phát hiện, như thể hiện trong Hình 9. Có thể thấy từ Hình 9 rằng độ bóng kim loại của khu vực cấu trúc perlit và khu vực cấu trúc ferit rõ ràng là khác nhau. Tiến hành kiểm tra kính hiển vi điện tử vị trí gãy, như thể hiện trong Hình 10.

Hình 9 Hình thái vết nứt

Hình 10 Phát hiện vị trí gãy xương

Các bức ảnh gãy cho thấy có một hình thái gãy nghi ngờ giống đá trong Hình 10a. Trong Hình 10b, không tìm thấy cấu trúc phân cắt nào trên vết gãy ở khu vực perlit, nhưng vết gãy cho thấy dấu hiệu thụ động hóa.

Phân tích

1) Về phía có vết nứt ngang nghiêm trọng trên bề mặt thỏi thép, tổng cộng có 5 điểm được phát hiện bằng phương pháp kim loại học tại chỗ (2 điểm ở vị trí pháp tuyến và 3 điểm ở vị trí nứt). Kết quả cho thấy hai điểm ở vị trí pháp tuyến đều là cấu trúc perlit, trong khi ba điểm ở vị trí nứt đều là cấu trúc ferit, cho thấy lớp bề mặt của khu vực có vết nứt ngang trên bề mặt thỏi thép là cấu trúc ferit.

2) Bề mặt gãy của mẫu cho thấy cấu trúc phân cắt không phải là bề mặt gãy giòn, và cả khu vực ferit và perlit đều có dấu hiệu quá nhiệt.

3) Lớp vảy oxit tìm thấy trong các vết nứt trong quá trình kiểm tra kim loại học có thể là do tính lưu động kém do các vấn đề về cấu trúc bề mặt của thỏi thép trong quá trình làm nhám. Trong quá trình kéo dài sau đó, một phần lớp vảy oxit có thể bị ép vào các vết nứt.

Phần kết luận  

Có một cấu trúc ferit sâu 10mm trong khu vực vết nứt ngang trên bề mặt của thỏi thép, và hiệu suất rèn nhiệt độ cao kém, dẫn đến hình thành các vết nứt ngang dày đặc trên bề mặt. Nguyên nhân chính là có một mối quan hệ nhất định giữa các vị trí tương ứng của thỏi thép và đầu đốt và bầu khí quyển cục bộ của lò. Cần phải chuẩn hóa vị trí của thỏi thép và thường xuyên kiểm tra tính đồng nhất của bầu khí quyển lò.