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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-01-13 16:24
DLXPM相比于718模具鋼，適合于更大的塑料模具鋼，隨著鋼材規(guī)格增加，探傷不合問題也會越來越多，不同的探傷不合特點反映出不同的質(zhì)量問題，如鋼材內(nèi)部、表面等因素都會造成探傷不合。針對DLXPM不同的探傷問題，分析了探傷問題形成的原因，并提出改進(jìn)措施。
1、 引言
DLXPM是在718模具鋼成分基礎(chǔ)上微調(diào)的一種塑料模具鋼，通過降低C、Cr含量減輕偏析，改善焊接性，通過增加Mn、Mo含量，不僅彌補降Cr造成的淬透性損失，且使淬透性進(jìn)一步增加，加入V進(jìn)一步提高淬透性、細(xì)化晶粒、增加回火穩(wěn)定性，同時可適當(dāng)降低白點敏感性。相比于718模具鋼，DLXPM適合做為更大型的塑料模具使用。隨著鋼材的尺寸增加，鋼廠在生產(chǎn)時帶來的問題也會隨之增加，例如：探傷問題、硬度均勻性問題、純凈度問題等等，尤其是探傷問題，嚴(yán)重時會造成鋼材報廢，損失較大。本文針對DLXPM不同的探傷問題，簡要分析其形成原因，并提出改進(jìn)措施。
2、 研究材料及生產(chǎn)工藝
研究材料DLXPM的尺寸范圍：厚度500~1250mm，寬度1200~1850mm，長度2000~4000mm。化學(xué)成分如表1所示。生產(chǎn)工藝流程：轉(zhuǎn)爐→LF→RH→模鑄→加熱鍛造→正火→退火→預(yù)硬→檢驗、入庫。
3、 常見探傷問題特點及分析
3.1 鋼材內(nèi)部影響探傷問題
3.1.1 錠尾端夾雜探傷不合格
（1）探傷不合分布特征
錠尾端夾雜探傷不合，缺陷大多分布在錠尾端1000mm長度范圍內(nèi)，寬度及厚度的中心區(qū)域，缺陷有時連續(xù)分布，有時斷續(xù)分布，該種類型的探傷不合鋼材表面對應(yīng)區(qū)域如圖1a所示。
（2）原因分析
DLXPM大型塑料模具鋼一般采用錠重≥20t的鋼錠生產(chǎn)，解剖定性分析缺陷主要為夾渣或夾雜，導(dǎo)致缺陷可能原因有：
①保護(hù)渣結(jié)塊或加渣操作不規(guī)范導(dǎo)致保護(hù)渣未完全融化上浮，隨鋼液凝固殘留在鋼材中；
②澆注時因二次氧化造成以Si、Mn氧化物為主的夾雜物；
③因鋼液脫氧不良，形成錠尾沉積錐。
3.1.2 中心疏松探傷不合格
（1）探傷不合分布特征
中心疏松探傷不合主要分布在鋼材幾何中心位置，不合區(qū)域小至幾十毫米，大至幾百上千毫米。該種類型的探傷不合鋼材表面對應(yīng)區(qū)域如圖1b所示。
（2）原因分析
解剖定性分析產(chǎn)生缺陷主要原因為中心疏松級別較高，一般≥3級，存在明顯的疏松孔洞。導(dǎo)致缺陷可能原因有：
①純凈度差、過熱度高等原因?qū)е略间撳V中心質(zhì)量較差，鍛造后中心缺陷未焊合；
②加熱未透燒、鍛造單道次壓下量小、鍛比不足等，鍛造后中心缺陷未焊合。中心疏松缺陷一般經(jīng)過改鍛后探傷合格。
3.1.3 白點探傷不合格
（1）探傷不合分布特征
靠近鋼材寬度的兩邊或長度的兩端沒有傷波，缺陷主要靠近冒口端，缺陷波形尖銳清晰，且隨著探頭的移動，波形此起彼伏、交替變化明顯。有時宏觀看像點偏，實際放大觀察呈鋸齒狀裂紋，為白點缺陷，具體如圖2所示。探傷不合區(qū)域如圖1c所示。
（2）原因分析
DLXPM屬于Cr-Ni-Mn-Mo鋼，由于這些合金都是提高淬透性元素，必然伴隨著大量的組織轉(zhuǎn)變，進(jìn)而帶來組織應(yīng)力，并且Ni、Mn等合金大多為電解法生產(chǎn)，含氫量較高，易導(dǎo)致原始鋼液氫含量偏高，而且氫原子容易在純凈度較差、偏析較嚴(yán)重的位置聚集反應(yīng)生成氫氣產(chǎn)生氫壓，組織應(yīng)力與氫壓為白點形成的必不可少的條件，因此該類鋼材極易產(chǎn)生白點。產(chǎn)生白點的原因包含：
①因原材料潮濕、真空脫氣不當(dāng)?shù)仍蛟斐射撘涸細(xì)浜科撸?/span>
②因鋼液純凈度差、偏析嚴(yán)重，給氫提供聚集場所造成氫聚集形成氫壓；
③預(yù)硬冷卻后未及時回火或回火時間不夠等熱處理操作不當(dāng)原因造成較大的殘余組織應(yīng)力，與氫壓共同作用形成白點。
3.2 鋼材表面影響探傷問題
3.2.1 探傷不合分布特征
當(dāng)鋼材側(cè)面存在凹坑、裂紋、折疊等缺陷，沿大表面探傷時，探傷不合區(qū)域一般分布在鋼材寬度兩邊100mm內(nèi)，且由側(cè)表面連續(xù)延伸至內(nèi)部，具體如圖1d所示，經(jīng)過人工鉆孔模擬測試，如圖2所示，探傷顯示缺陷延伸深度大于實際缺陷深度，相同深度缺陷，距離探頭越遠(yuǎn)，探傷顯示深度越深。
3.2.2 原因分析
鋼材表面缺陷深度一般不超過10mm，造成鋼材表面缺陷原因包含：
①鋼錠表面存在凹坑或裂紋缺陷，隨著后續(xù)鍛造形成折疊缺陷；
②鍛造操作不當(dāng)，如進(jìn)砧寬度不合理、或終鍛溫度偏低等。
4、 改進(jìn)與預(yù)防措施
針對DLXPM大型塑料模具鋼的各種探傷問題，可以從以下幾個方面改進(jìn)或采取預(yù)防措施，即原材料準(zhǔn)備、精煉、模鑄、加熱、鍛造、熱處理等關(guān)鍵生產(chǎn)工序的工藝參數(shù)，防止或減少探傷問題的發(fā)生。
4.1 冶煉工序預(yù)防措施
（1）合金料準(zhǔn)備
合金料提前烘烤去除水分，降低原始鋼液氫含量，防止白點缺陷。
（2）精煉
采用轉(zhuǎn)爐+LF+RH+模鑄工藝路線冶煉，控制轉(zhuǎn)爐出鋼C，防止轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，做好脫氧操作，提高鋼液純凈度，RH極限真空度≤67Pa，極限真空保持時間≥25min，進(jìn)一步降低鋼液有害氣體含量。
（3）模鑄
采用氬氣保護(hù)澆注，澆注前使用氬氣置換鋼錠模內(nèi)空氣，防止鋼液二次氧化。選取合適的保護(hù)渣，保證渣料細(xì)小松散，防止夾渣缺陷，選擇內(nèi)壁光滑無明顯缺陷的鋼錠模，防止鋼錠表面缺陷。采用低溫澆注，注速的控制原則：開流穩(wěn)、跟流緊、及時增、平穩(wěn)升，防止偏析。
4.2 加熱、鍛造工序預(yù)防措施
（1）加熱
采用高溫紅送方式加熱，保證裝爐時鋼錠溫度≥600℃，升溫速度≤80℃/h，在相變點溫度時要有足夠的保溫時間，防止相變產(chǎn)生的應(yīng)力與熱應(yīng)力互相疊加。高溫擴散溫度1250℃~1280℃，保溫時間充足，一方面保證鋼錠均勻透燒，一方面通過高溫擴散均勻成分，減小偏析。
（2）鍛造
鍛造采用WHF鍛造法，即寬平砧大壓下鍛造法，多次鐓拔，拔長過程至少保證1道次壓下量≥20%，總鍛比≥6，保證鋼材內(nèi)部組織致密，防止中心疏松。
（3）熱處理
鍛后采用正火+去氫退火+淬火+兩次回火熱處理工藝，其中，正火的目的是為了細(xì)化晶粒，增加晶界的固氫作用，去氫退火的目的是進(jìn)一步降低鋼材中的氫含量，防止白點缺陷，熱處理過程中每個工序間的銜接需保證鋼材溫度≥200℃，防止應(yīng)力增加加劇白點傾向。
5、 結(jié)語
（1）鋼材的內(nèi)部缺陷以及表面缺陷均會影響探傷結(jié)果，內(nèi)部缺陷包括：夾雜、夾渣、疏松、白點等，表面缺陷包括：表面裂紋、折疊、凹坑等，不同的缺陷類型具有不同的探傷分布特點。
（2）通過對生產(chǎn)中的原材料準(zhǔn)備、精煉、模鑄、加熱、鍛造、熱處理等關(guān)鍵工序進(jìn)行優(yōu)化，加強工藝參數(shù)控制，能夠有效減少探傷問題，提高探傷合格率。
來源：東北特殊鋼集團(tuán)股份有限
