Закалочные трещины — это дефект, вызванный растрескиванием под напряжением. Они возникают, когда внутреннее напряжение материала превышает предел прочности на излом. Причины их возникновения очень сложны. Внутреннее напряжение образуется в процессе закалки и имеет характер растягивающего напряжения. Внутренняя причина закалочных трещин заключается в том, что напряжение становится слишком большим, когда материал претерпевает мартенситное превращение в процессе закалки. Это тесно связано с химическим составом стали, главным образом с содержанием углерода и содержанием легирующих элементов. Как правило, чем выше содержание углерода, тем легче образуются трещины. Обычно считается, что закалочные трещины не образуются, когда содержание углерода составляет 0,2%. В то же время внешние факторы, такие как методы охлаждения при закалке и качество поверхности стальной трубы, также могут вызывать закалочные трещины.
В зависимости от различных факторов, которые могут вызывать трещины при закалке, можно предпринять следующие профилактические меры:
1. Профилактические меры против закалочных трещин, вызванных дефектами поверхности. Для предотвращения закалочных трещин, возникающих из-за локальной концентрации напряжений, вызванной дефектами поверхности, необходимо улучшить качество поверхности прокатанной трубы и уменьшить макродефекты и изменения формы материала.
2. Профилактические меры против образования трещин закалки, вызванных напряжением. Снижение скорости охлаждения может в определенной степени уменьшить остаточные напряжения, то есть снизить организационные напряжения, возникающие в результате мартенситного фазового превращения, и процесс фазового превращения внутренней и внешней стенок протекает градиентно. При условии обеспечения скорости охлаждения (50-60℃/с) всей мартенситной структуры, соответствующим образом снизить расход охлаждающей воды и применить метод внутреннего распыления + внешнего душа (с задержкой). Теоретически, время задержки внешнего душа относительно внутреннего распыления — это время, необходимое для начала и завершения мартенситного фазового превращения внутренней стенки стальной трубы, так что вокруг тела трубы возникает сжимающее напряжение. Когда остаточные сжимающие напряжения возникают в окружном направлении тела трубы, образование трещин закалки может быть значительно уменьшено или устранено.
3. Профилактические меры по предотвращению образования трещин при закалке, вызванных науглероживанием поверхности. Соответствующее повышение вязкости защитного шлака, снижение его расхода и утолщение жидкого шлакового слоя для предотвращения колебаний поверхности расплавленной стали; одновременно, из-за повышения вязкости шлака, значительно замедляется скорость диффузии углерода из шлакового слоя в расплавленную сталь; добавление соответствующего количества окислителя (например, MnO2 и др.) в защитный шлак может способствовать окислению углерода в защитном шлаке и эффективно подавлять содержание углерода в обогащенном углеродом слое и шлаковом слое; или использование безуглеродного защитного шлака.
4. Профилактические меры по предотвращению образования трещин в закалочных сталях. Необходимо соответствующим образом корректировать состав марки стали, снижать содержание углерода, измельчать зерна и повышать сопротивление распространению трещин. В закаленных в воде сталях следует строго контролировать массовую долю углерода и марганца. При использовании технологии закалки в воде существует риск образования трещин, поэтому следует применять технологию закалки в масле. Для высокоуглеродистых и высокомарганцевых сталей снижение температуры закалки и скорости охлаждения способствует предотвращению образования трещин в стальных трубах.
Дата публикации: 09.10.2024