优特钢白点缺陷产生原因及解决措施

李成浩

（山东钢铁股份有限公司营销总公司，山东 济南 271104）

1 白点缺陷的概念

在《结构钢的一般技术》上就曾指出：“如果在一根钢材上发现了白点，这批钢材就全部作废，不允许第二次检查”所以说白点缺陷在钢厂中是一种不可以产生和进行第二次复检的缺陷。白点缺陷会对钢材产生极大的危害，它能破坏钢材的纹理和连续性，使钢材产生裂纹严重破坏钢材的结构性能，白点在钢材不同的横向和纵向面上呈现的形态各不相同，如图1所示的锻造方钢横向低倍白点，没有规则取向，一般是分布不规则呈辐射状，是一条条锯齿形的短小裂纹；如图2所示的钢材纵向断口白点一般是像瓜子的椭圆形的一片片银白色的小亮点，在不破坏钢材结构的情况下，可以采用超声波技术进行探测确定白点缺陷的位置。

图1 锻造方钢横向低倍白点

图2 钢材纵向断口白点

我国在白点产生的原因和检测技术上取得了骄人的成绩，经过冶金炼钢技术人员和科研人员的共同努力下，发现白点产生的主要原因是钢中的氢，钢材在生产中要进行钢组织转变，而钢的组织结构转变、凝固、冷却的过程中会使氢的溶解度急剧下降产生过饱和析出，在氢析出时会产生很高的内应力，这种内应力超过钢的强度就会使钢材出现白点缺陷。我国XX特种钢铁公司的是年产量在200万t一个大型特钢企业，每年生产的轴承钢和合金钢居多占总产量的80%之多，但是在轴承钢和结构钢生产过程中，由于生产工艺的不完善导致钢材偶而出现白点缺陷钢材报废的情况，使公司的经济效益急速下滑。曾一度支撑不下去，因此，找到白点缺陷的成因和预防措施对与当今冶金炼钢企业的提升经济效益有着非常重要的意义。

2 白点缺陷的危害

白点缺陷的存在对优特钢及合金钢都是致命的，白点缺陷会大大降低钢材的可塑性和钢的机械性能，当使用白点缺陷的钢材在制造的一些钢材零件的过程中，经受高温淬炼时，由于受到外界应力的作用会让钢材内部组织形成的白点缺陷裂纹迅速蔓延扩大，从而导致钢材零件随时出现断裂或破碎的可能。严重的可能会发生爆炸，严重威胁操作人员的人身安全，也会破坏企业设备，XX特钢企业生产的Φ180 mm 45号钢材，在用户对钢材进行了热处理后存放一天发现钢材就像是被斧子沿着纵轴线劈开了一样，分裂成两半，用户对同一个批次、同一个炼钢路出来的还没有进行处理的钢材进行取样，经过一系列的实验和严格的检测，发现了这批钢材在很大程度上存在白点缺陷，而导致钢材开裂的最主要原因就是其本身的白点缺陷，用户强烈要求对方给予一定的赔偿，这次事件让XX特钢企业增加了运营成本，不但进行了全额赔付还额外承担了用户钢材生产加工和对钢材进行热处理的相关开销，导致企业亏损。

3 白点缺陷的成因

钢材锻造使钢的组织结构发生转变，在转变过程中过饱和的H析出是白点缺陷产生的主要原因。钢材种类不同对白点的敏感性也不一样，白点敏感性较高的钢材，当其冷却速度较快时，会产生大量的、过饱和的H原子，这些H原子在钢材疏松的缝隙中停留会在形成气泡，气泡的生成给钢材造成了较大的压力，而这种压力会导致钢组织发生转变，两种力量发生相互作用形成强大的内应力，当这种应力超过钢材本身的强度时，就会导致钢材出现严重的白点缺陷。MS钢和半MS钢就很容易产生白点缺陷，因为他们本身对内应力的敏感性非常强，而珠光体钢产生白点缺陷的比例较低，添加Ni、Mn、N等元素的钢材就不会产生白点缺陷。我国大多数的特钢企业，经过了多年的生产实践得出一个结论：含碳量大于等于0.2%的优质碳素结构钢、Cr钢、CrMo钢、CrSi钢、CrMn钢、CrNi钢、CrMnSi钢、CrNiMo钢等都会产生白点，而当钢材中添加的各种金属、半金属或化学元素的增加，钢材的规模越来越大同时对白点的敏感度也在不断增强[1]。

4 解决白点缺陷的措施

4.1 烘烤入炉物料

烘烤入炉物料是降低钢材中氢含量的有效物理措施，利用热风炉对入炉物料进行烘烤，不论外界环境温度怎样变化都要保证烘烤的效果，烘烤温度必须大于200℃以上，在浇注时要做保持连铸，保护渣也要烘烤后方可使用，从根本上控制入炉物料的含水量。

4.2 真空处理工艺

根据钢材的种类不同对白点缺陷的敏感度不同的特性，钢厂都是因地制宜采用不同的真空处理方法和工艺对不同类型的钢材进行打造，由于氢原子的直径较小，因此它是一种长程扩散原子，一般情况下，钢水在真空度小于67 Pa保压超过15 min，氢原子直径都可以下降至2×10-6以下。特别是那些对白点缺陷敏感度高的钢材，例如合金圆钢、碳铬轴承钢等，这些对敏感度高的品种，在真空度67 Pa以下保压20 min以上，然后用贺利氏定氢仪定氢，氢原子直径全部小于1.2×10-6，这样就大大减少了产生白点缺陷的机会。

4.3 高温钢坯入坑缓冷

经世界各国冶金专业技术人员在长期的生产实践中进行探索研究，经过研究专家发现预防白点缺陷最有效的处理方式就是对高温的钢坯进行入坑缓冷处理，一般都是根据钢材的规格不同设定不同的入坑温度，钢材规格和入坑温度设定成正比，规模越大温度就越高，而且和缓冷的时间也成正比，规格越大时间就需要越长，那是因为钢材如果规格较大，那么它其中的H原子析出时间长，因此，现在各国的特钢企业都会在轧钢、锻钢的生产车间建造数个适合生产出来钢材规格的缓冷坑，经过实践证明，真空处理不一定能百分之百的预防白点缺陷，但是如果真空处理后再配合使用入坑缓冷的方法就可以有效的预防钢材白点缺陷的产生。但是对于大断面的钢坯，必须保证入坑缓冷的温度大于650℃以上[2]。现在国内的一些特钢厂为了能够保证钢坯下坑的温度要求，都把轧钢的冷床设计的比较窄，更好的满足高温钢坯入坑缓冷工艺的要求。入坑缓冷的温度达到650℃以上，只有在这样的温度下钢材的硬度才能有较大的改变，才能让用户对钢材进行更加高效的锯切加工和处理。

4.5 检测样本也需入坑缓冷

钢厂在检测取样时，为了确保试样的可以完全代表成品的质量，在取样时试样也一定要随钢坯一块进行入坑缓冷，因为一些企业直接在冷床上取样检测后就发现了白点缺陷，但是从缓坑中进行取样检测就没有发现白点缺陷，经过实践证明取检验试样时一定要取进行了入坑缓冷工艺后的钢料。

5 效果分析

在温度大于200℃以上对入炉物料的烘烤后，再对进行真空处理，并保证入坑缓冷的温度大于650℃时，可以有效的控制钢水中氢的质量分数在0.000 2%以下（详见表1）。

表1 控制钢水中氢的质量分数

6 结语

白点缺陷时优特钢常见的一种缺陷，但是也是不应该存在的一种缺陷，白点的危害极大，如果使用了带有白点缺陷的优特钢，对操作人员的生命安全和机械设备都会产生极大的危害，所以要积极预防白点缺陷的发生，一旦发现必须及时处理，以免发生大的事故。