精密車削加工線材缺陷原因分析:為使氧化鐵皮對(duì)表面缺陷生成的影響更加明顯，選擇了含有Cr和Si軸承鋼作為實(shí)驗(yàn)鋼種。為形成氧化鐵皮，將試驗(yàn)用鋼材放入燃燒氣氛中進(jìn)行加熱后埋入樹(shù)脂中，用于顯微鏡組織檢驗(yàn)。加熱氣氛模擬實(shí)際操作使用的LNG的燃燒組成(72%N2-18%H2O-10%CO2)。

　　根據(jù)實(shí)機(jī)實(shí)驗(yàn)所得的氧化鐵皮和表面缺陷的分析結(jié)果，推測(cè)表面缺陷的發(fā)生機(jī)理如下。

　　在加熱爐內(nèi)鋼材圓周會(huì)發(fā)生氧化鐵皮和內(nèi)部氧化層。

　　內(nèi)部氧化層即使用氧化鐵皮清除機(jī)清除后仍會(huì)殘留下來(lái)。

　　線材軋制特有的變形作用會(huì)使鋼材沿圓周方向被局部壓縮，同時(shí)由于內(nèi)部氧化層會(huì)被擠壓到鋼材中，因此會(huì)生成有規(guī)則性的表面缺陷。

　　生成的表面缺陷由于其后軋制過(guò)程中的拉伸作用，表面缺陷會(huì)變淺，但在生成時(shí)的表面缺陷深的情況下，這種表面缺陷會(huì)殘留下來(lái)。

　　為對(duì)軋制變形中表面缺陷的發(fā)生指標(biāo)進(jìn)行定量化，采用了神戶制鋼公司開(kāi)發(fā)的剛塑性三維FEM解析軟件對(duì)表面圓周方向的應(yīng)變進(jìn)行了解析，并與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。

　　由于精密車削加工表面缺陷的發(fā)生指標(biāo)(缺陷深度)還與影響內(nèi)部氧化層剝落性的鋼材成分(容易擠壓到表面缺陷內(nèi)部的鋼材成分)有關(guān)，因此生成的缺陷深度的敏感性因鋼種的不同而不同。此次基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)采用的硅鎮(zhèn)靜鋼(JISSWRCH45K)在各種條件下的局部壓縮應(yīng)變與該部位的表面缺陷深度的關(guān)系表明，局部壓縮應(yīng)變和表面缺陷深度具有相互關(guān)系，局部壓縮應(yīng)變?cè)叫?，缺陷深度就越小。由此可知，控制局部壓縮應(yīng)變可以減小表面缺陷深度。根據(jù)作用于軋制變形中的鋼材表面的局部壓縮應(yīng)變，可以對(duì)表面缺陷的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)其發(fā)生指標(biāo)進(jìn)行定量化。對(duì)氧化鐵皮清除裝置的頭部進(jìn)行改造，提高清除內(nèi)部氧化層的能力，以及通過(guò)優(yōu)化軋制道次程序，可以減小局部壓縮應(yīng)變。采取上述措施后產(chǎn)品的最大缺陷深度減小了，降低了表面缺陷發(fā)生率。

　　精密車削加工線材的內(nèi)部缺陷是指在線材的內(nèi)部破壞金屬基體完整性的、影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種缺陷，包括局部不連續(xù)破裂、成分或結(jié)晶不均勻及外來(lái)異物等。內(nèi)部缺陷需要用取樣或探測(cè)等手段來(lái)確定。有的缺陷由表面延伸到內(nèi)部，既是表面缺陷又是內(nèi)部缺陷。內(nèi)部缺陷嚴(yán)重影響線材的性能。內(nèi)部缺陷可歸納為兩類：一類是宏觀的，可以通過(guò)酸浸低倍試樣或斷口時(shí)進(jìn)行觀察，或用無(wú)損探傷等辦法，經(jīng)肉眼檢查和判別，如縮孔、氣孔、疏松、分層非金屬夾雜和過(guò)熱、過(guò)燒等;另一類是微觀缺陷，如晶粒度大小混晶、細(xì)小夾雜、組織不均、帶狀組織和網(wǎng)狀組織等。

　　造成內(nèi)部缺陷的原因有冶煉、連鑄坯澆鑄、熱軋、控冷或熱處理工藝的不合理等。冶煉時(shí)鋼液中含有過(guò)多的氣體，過(guò)多的雜質(zhì)如磷、硫、鉛等;加入合金后成分混合不均;爐渣末除凈等都影響鋼的純凈度，危害產(chǎn)品質(zhì)量。澆鑄過(guò)程是產(chǎn)生內(nèi)部缺陷的又一來(lái)源，爐渣和脫氧產(chǎn)物的卷入，鋼液二次氧化，外來(lái)異物及耐火材料的混入，澆鑄溫度過(guò)高、過(guò)低，冷卻速度過(guò)快、過(guò)慢，熱金屬回填不夠，都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)縮孔、夾雜、裂紋、疏松和氣孔等。

　　精密車削加工熱軋時(shí)坯料加熱溫度過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起過(guò)熱、過(guò)燒、晶粒粗大、表面氧化和脫碳;控溫軋制時(shí)軋制溫度和軋后控冷制度不合理將引起組織不均，或產(chǎn)生不利的組織形態(tài)、

　　耳子：盤條表面沿軋制方向的條狀凸起稱為耳子。出現(xiàn)在線材一側(cè)的叫單面耳子，兩側(cè)的叫雙面耳子和上下兩個(gè)半圓錯(cuò)開(kāi)的錯(cuò)邊耳子。有的耳子貫穿線材全長(zhǎng)，也有的呈局部、斷續(xù)或呈周期性分布。產(chǎn)生的原因主要是成品孔軋槽過(guò)充滿，多余的金屬被擠到輥縫里。在高速軋機(jī)生產(chǎn)線材時(shí)，線材頭尾兩端由于失去張力很難避免耳子的產(chǎn)生。

　　產(chǎn)生耳子的具體原因?yàn)椋?/p>

　　(1)孔型設(shè)計(jì)不合理、軋機(jī)調(diào)整不當(dāng)或成品前孔磨損嚴(yán)重，造成成品孔壓下量過(guò)大，產(chǎn)生雙面耳子;

　　(2)成品孔入口導(dǎo)板安裝不正、不牢、間隙過(guò)大或軋件入孔型不正，易產(chǎn)生單面耳子或雙面斷續(xù)耳子;

　　(3)軋制溫度的波動(dòng)或局部不均勻，影響軋件的寬展量不同，也可能出現(xiàn)耳子;

　　(4)連軋機(jī)調(diào)整不良，產(chǎn)生堆鋼、拉鋼現(xiàn)象，堆鋼時(shí)軋件中間出現(xiàn)耳子，拉鋼時(shí)軋件頭尾出現(xiàn)耳子;

　　(5)成品前孔軋槽掉金屬，軋件表面出現(xiàn)凸包，在成品孔中軋制時(shí)，將產(chǎn)生周期性耳子;

　　(6)坯料的缺陷，如縮孔、偏析、分層及外來(lái)夾雜，影響軋件的正常變形，也是形成耳子的原因。

　　防止和消除耳子的方法：

　　(1)選擇合適的寬展系數(shù)，完善孔型設(shè)計(jì);(2)合理的軋機(jī)調(diào)整，合理分配壓下量;

　　(3)正確安裝成品孔的入口導(dǎo)板;(4)更換磨損嚴(yán)重的孔槽;(5)提高坯料加熱質(zhì)量，加熱溫度均勻。

　　折疊：盤條表面層金屬的折合分層，外形與裂紋相似，在橫斷面上與表面呈小角度交角狀，常呈直線狀，也有呈曲線形或鋸齒形，這種表面缺陷稱為折疊。折疊的分布有明顯的規(guī)律性，一般是通長(zhǎng)地，也有的是局部或斷續(xù)地分布在線材表面上。折疊的兩側(cè)伴有脫碳層或部分脫碳層，折縫中有較多的氧化鐵皮。線材的表面上不許有折疊缺陷。

　　產(chǎn)生原因：

　　(1)軋制時(shí)由于前道軋件出耳子，在后道軋制時(shí)被軋折;

　　(2)軋件表面被嚴(yán)重劃傷，后被軋折;

　　(3)坯料表面清理溝痕過(guò)深、過(guò)陡，深寬比不夠，在以后被軋折;

　　(4)由于軋槽掉肉，造成軋件表面凸包，再軋時(shí)折合;

　　(5)上下軋槽尺寸不吻合，軋件出棱子被軋折。

　　防止和消除折疊方法：

　　(1)嚴(yán)格檢查坯料質(zhì)量，耳子高度或清理溝痕不合格的坯料不投產(chǎn);

　　(2)經(jīng)常檢查軋槽表面質(zhì)量，防止軋件表面產(chǎn)生凸包;

　　(3)加強(qiáng)軋機(jī)的調(diào)整，正確安裝導(dǎo)衛(wèi)裝置，防止軋件出耳子和棱子。

　　裂紋：可分為縱向裂紋和橫向裂紋。一般縱向裂紋在盤條表面呈線性開(kāi)裂，沿軋制方向有平直或彎曲、折曲的細(xì)線。而橫向裂紋則是不連續(xù)的。裂紋從橫斷面上看，有尖銳的根部，具有一定的深度且與表面垂直，其周邊有嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象和非金屬夾雜。

　　產(chǎn)生原因：

　　(1)坯料上得縱向或橫向裂紋、結(jié)疤、皮下氣泡或非金屬夾雜物等缺陷未消除掉，軋制后暴露，形成縱向裂紋，硫、磷含量偏高的鋼錠，在軋制變形較劇烈的情況下易造成縱向或橫向裂紋;

　　(2)加熱不均勻，軋件各部分的延伸和寬展不一樣;

　　(3)高碳鋼盤條坯料加熱工藝不當(dāng)(預(yù)熱速度過(guò)快、加熱溫度過(guò)高)或軋件冷卻速度過(guò)快產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力而形成裂紋，后者還可能出現(xiàn)橫向裂紋;

　　(4)連鑄坯上的針孔如不清理，經(jīng)軋制被延伸、氧化、熔接造成成品的線狀發(fā)紋;

　　(5)軋后控制冷卻工藝不當(dāng)，形成的裂紋無(wú)脫碳現(xiàn)象伴生，紋縫中一般無(wú)氧化鐵皮。

　　防止消除裂紋的辦法有：

　　(1)嚴(yán)格檢查坯料的質(zhì)量，不合格坯料不投產(chǎn);

　　(2)加強(qiáng)坯料的加熱操作，控制好加熱速度、加熱溫度和均勻加熱;

　　(3)制定合理的軋制制度，保持軋件各部溫度均勻;

　　(4)控制好軋后控制冷卻工藝。

　　結(jié)疤：在盤條表面與盤條本體部分結(jié)合或完全不結(jié)合的金屬片層稱為結(jié)疤，常呈舌、塊或魚(yú)鱗狀，且呈不規(guī)則分布。它的大小不一，深淺不等，下面常有夾雜物。產(chǎn)生原因：(1)以鋼錠為原料時(shí)，漏查鋼錠上留有的結(jié)疤;(2)在成品以前道次的軋件上凸包，在軋入本體而形成部分結(jié)合的結(jié)疤;(3)已脫離軋件的金屬碎屑又軋入軋件表面上形成部分結(jié)合的金屬片層;(4)在軋制過(guò)程中，成品孔前某道次因刮傷形成的表面飛翅軋后粘附在軋件表面上。防止和消除結(jié)疤的辦法：(1)提高鋼錠質(zhì)量，加強(qiáng)鋼錠質(zhì)量檢查，對(duì)有結(jié)疤的鋼錠必須清楚合格后再投產(chǎn);(2)避免軋槽掉肉，防止形成凸包;(3)及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的導(dǎo)衛(wèi)板和軋槽，避免軋件劃傷。

　　分層：在盤條基體內(nèi)縱向分成兩層或更多層的組織結(jié)構(gòu)分離缺陷成為分層。分層平行于加工表面，縱橫斷面上均呈現(xiàn)為長(zhǎng)裂縫，裂縫中有少量非金屬夾雜和偏析，破壞了金屬基體的完整性。原因：來(lái)自于鋼錠。漏檢的鋼錠上部存在縮孔、內(nèi)裂、氣泡、大量非金屬夾雜物及成分偏析等缺陷，軋制成鋼坯又切頭不凈，軋制線材時(shí)又將其延伸、拉長(zhǎng)，軋制時(shí)不能焊合造成盤條形成分層。防止：提高坯料質(zhì)量，切頭時(shí)切去足夠的長(zhǎng)度的頭部。

　　麻點(diǎn)：線材表面呈凸凹不平的粗糙面成為麻點(diǎn)，又稱為麻面，多連續(xù)成片，也有局部的或周期性分布的。麻點(diǎn)是允許的缺陷，但是其深度不得超過(guò)公差的范圍。原因：(1)成品孔或成品前孔軋槽嚴(yán)重磨損，或粘有破碎的氧化鐵皮等物;(2)破碎的氧化鐵皮被軋入軋件表面后又脫落;(3)軋輥質(zhì)量差、表面硬度不一致或失去冷硬層，已經(jīng)軋輥軋槽銹蝕;(4)坯料在加熱時(shí)表面被嚴(yán)重氧化，后被軋入軋件表面，又脫落;(5)線材吐絲溫度過(guò)高，冷卻速度過(guò)慢，盤條表面受到嚴(yán)重氧化造成;(6)有時(shí)盤條軋成后長(zhǎng)期貯存在潮濕及腐蝕氣氛中，形成麻點(diǎn)。

　　防止消除方法：

　　(1)不使用嚴(yán)重銹蝕的軋輥，改善軋輥材質(zhì);

　　(2)及時(shí)更換磨損的軋輥或軋槽;

　　(3)經(jīng)常檢查和清除軋槽中的氧化鐵皮;

　　(4)控制坯料的加熱制度及爐內(nèi)氣氛，保持正壓并減少氧化性氣氛;

　　(5)在粗軋機(jī)前用加熱高壓水或鐵刷子清除鋼坯表面氧化鐵皮。

　　劃痕：線材在軋制后、移送過(guò)程中通過(guò)有缺陷的設(shè)備、工具(如導(dǎo)衛(wèi)板、導(dǎo)管、水箱、夾送輥、吐絲機(jī)散卷輸送線、集卷器及打捆機(jī)等)時(shí)被刮出溝痕狀的表面缺陷稱作劃痕。它的深度不等，可見(jiàn)溝底，常呈直線形，也有的呈曲線形，單條或多條，通長(zhǎng)或局部地分布在線材的表面上。一般鋼材允許有局部劃痕，但其深度應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生原因：(1)導(dǎo)衛(wèi)板加工不良或磨損嚴(yán)重，邊緣不圓滑;(2)導(dǎo)衛(wèi)裝置安裝不當(dāng)，對(duì)軋機(jī)壓力過(guò)大;(3)線材運(yùn)輸線上某些設(shè)備有尖棱，線材通過(guò)時(shí)被劃傷。防止劃痕的辦法：

　　(1)常檢查導(dǎo)衛(wèi)板的磨損情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換，正確安裝導(dǎo)衛(wèi)板;

　　(2)生產(chǎn)線上有關(guān)設(shè)備要保持光滑平潔;

　　(3)發(fā)現(xiàn)劃痕及時(shí)找出原因，并加以處理。

　　凸包：線材表面呈周期性的金屬凸起稱為凸包。產(chǎn)品不允許有凸包缺陷。產(chǎn)生原因：成品孔有砂眼或被外物硌傷，輥面被軋件撞凹，軋槽損壞或嚴(yán)重磨損。

　　防止消除方法：

　　(1)換輥前嚴(yán)格檢查更替軋輥的質(zhì)量;

　　(2)不軋“黑頭鋼”;

　　(3)處理卡鋼事故時(shí)，防止損壞軋槽表面;

　　(4)生產(chǎn)中定時(shí)取長(zhǎng)度大于成品輥周長(zhǎng)的軋件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)凸包及時(shí)更換軋輥或軋槽。

　　壓痕：軋材表面上被外物壓成的局部凹坑成為壓痕，呈周期性單個(gè)或多個(gè)斷續(xù)分布。一般產(chǎn)品表面允許有深度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓痕。

　　產(chǎn)生原因：(1)周期性壓痕是由于成品孔或定徑輥、出口滾動(dòng)導(dǎo)板、導(dǎo)輥等上粘有凸起物;(2)異物掉在軋件上，經(jīng)軋后脫落;(3)線材在運(yùn)送、保管過(guò)程中與硬物碰壓，或線材本身相互硌壓。

　　防止辦法：(1)定期檢查軋件軋槽、滾動(dòng)導(dǎo)板，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理;(2)軋制時(shí)防止異物掉在軋件上;(3)吊運(yùn)盤卷要平穩(wěn)，防止碰壓。