点击下载——用金属原位分析仪研究42CrMo钢连铸坯的偏析探讨.doc

用金属原位分析仪研究42CrMo钢连铸坯的偏析探讨

李荣祥，范建通

(河北钢铁集团石钢公司，河北 石家庄 050031)

摘 要：利用金属原位分析仪对300mm×360mm42CrMo钢连铸坯中碳、硫、锰、铬、硅等元素偏析进行了研究，结果表明，硫、碳属于易偏析元素，偏析主要出现在连铸坯边长1/4处及中心部位，铬几乎无偏析。该方法具有定量准确性、结果直观性的优点，是连铸工艺改进和铸坯质量监控有效的检测工具。

关 键 词：金属原位分析；连铸坯；偏析

1 前言

偏析是现代连铸工艺无法回避的质量问题，传统的偏析检测方法是定点钻孔取样。由于采样点不连续，且分析结果为取样范围内元素的平均含量，所以造成分析结果波动大，准确性和重现性均不太理想。金属原位分析仪是金属材料研究及质量判据的一项新技术，克服了传统检测方法的不足。通过对无预燃、连续扫描激发的火花放电所产生的光谱信号进行高速的数据采集和解析，实现对材料较大尺度范围内原始状态的化学成分和结构分析，分析结果定量、直观、准确。

2 取样方法及试样处理

取42CrMo钢300mm×360mm矩形连铸坯为检测对象，受扫描面积限制并兼顾连铸坯中心及内外弧检测的原则，取样位置如图1所示。

先用带锯均匀切割成80mm×100mm内弧、外弧、中心三部分，再用车床各加工出一个平面，然后用细砂纸磨出新平面，长度方向连续扫描，宽度方向步进方式。分别对3块试样扫描检测后，再拼接成整体偏析形貌，本文重点分析了碳、锰、硫、铬、硅元素的偏析情况。

3 结果与讨论

3．1 疏松度及致密度

图2、图3为疏松二维及三维图，由边部至中心疏松愈加明显，边部指标远优于中心部指标；统计疏松度由边部的0．0338～0．0715上升为0．149，总体致密度指标均达到0．93以上。

3．2 碳偏析指标

表1为碳偏析统计数据，图4、图5分别为碳偏析二维图及碳浓度统计分布。由此可以看出，内外弧激冷层里侧为负偏析，接近铸坯边长1/4处为正偏析，中心点为正偏析，低倍显示为轻微缩孔，中心点周围为负偏析，此结果与常规红外碳硫检测规律一致。碳统计偏析度0．13～0．17，均匀度0．4～0．7，且内弧指标比外弧指标差。

3．3 锰偏析指标

表2为锰偏析统计数据，图6、图7分别为锰偏析二维图及锰浓度统计分布。由此可以看出，锰的偏析规律与碳大致相同，其内弧指标也比外弧差。统计偏析度较小，为0．09～0．15，统计均匀度0．43～0．50。

3．4 硫偏析指标

表3为硫偏析统计数据，图8、图9分别为硫偏析二维图及硫浓度统计分布。由此可以看出，硫偏析规律明显，边部为负偏析，边长1/4位置为正偏析，中心部整体偏析度较大，属于强偏析元素，最大偏析度5．65，统计偏析度1．16。

3．5 铬偏析指标

表5为铬偏析统计数据，图10、图11分别为铬偏析二维图及铬浓度统计分布。其中，铬属弱偏析元素，整个断面几乎无偏析，统计均匀度接近1．0。

3．6 硅偏析指标

表5为硅偏析统计数据，图12、图13分别为硅偏析二维图及硅浓度统计分布。由此可以看出，硅偏析状况与锰大致相似，统计偏析度0．09～0．15，统计均匀度0．53～0．70，内弧偏析比外弧差。

4 结语

原位分析方法对铸坯成分分布和缩孔、疏松等缺陷分析具有连续、定量和直观的优点，能够在较短的时间内、在较大的范围内对铸坯的质量进行全面而准确的分析，对铸坯质量监控和工艺改进具有指导意义。