帶狀組織是鋼材內(nèi)部缺陷之一,出現(xiàn)在熱軋低碳結(jié)構(gòu)鋼顯微組織中,沿軋制方向平行排列、成層狀分布、形同條帶的鐵素體晶粒與珠光體晶粒。這是由于鋼材在熱軋后的冷卻過(guò)程中發(fā)生相變時(shí)鐵素體優(yōu)先在由枝晶偏析和非金屬夾雜延伸而成的條帶中形成,導(dǎo)致鐵素體形成條帶,鐵素體條帶之間為珠光體,兩者相間成層分布。
金屬材料在冶煉澆注后絕大部分要經(jīng)過(guò)壓力加工方可成為型材。但是,加工后的材料容易得到沿著變形方向珠光體和鐵索體呈帶狀分布的組織,即形成帶狀組織。形成帶狀組織的原因大致有兩種:
1、由成分偏析引起的帶狀組織
在低碳鋼中,由于夾雜物的含量較多,加工變形后,夾雜物呈流線分布,當(dāng)鋼從熱加工溫度冷卻時(shí),這些夾雜物可作為先共析鐵索體成核的核心,使先共析鐵素體先在夾雜物周?chē)桑詈笫S鄪W氏體轉(zhuǎn)變成珠光體,使先共析鐵素體和珠光體呈帶狀分布,形成帶狀組織。這種帶狀組織很難用熱處理的方法加以消除。
2、由于熱加工溫度不當(dāng)引起的帶狀組織
在鍛造時(shí),熱加工停鍛溫度位于兩相區(qū)時(shí)(Ar1和Ar3之間),鐵素體沿著金屬流動(dòng)方向從奧氏體中呈帶狀析出,尚未分解的奧氏體被割成帶狀,當(dāng)冷到Ar1時(shí),帶狀?yuàn)W氏體轉(zhuǎn)化為帶狀珠光體,這種組織可以通過(guò)正火或退火的方法加以消除。
帶狀組織的存在會(huì)使金屬的力學(xué)性能呈各向異性,沿帶狀組織的方向明顯優(yōu)于其垂直方向。壓力加工時(shí)易于從交界處開(kāi)裂。對(duì)于需要后續(xù)熱處理的零件,帶狀組織輕則會(huì)導(dǎo)致熱變形過(guò)大,重者會(huì)造成應(yīng)力集中,甚至出現(xiàn)裂紋。如果帶狀組織非常嚴(yán)重的話,正火是解決不了的,最好進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火,在1050℃以上加熱,才能使碳原子擴(kuò)散均勻,消除帶狀組織。
帶狀組織一般可用熱處理方法加以消除。對(duì)于高溫下能獲得單相組織的材料,帶狀組織有時(shí)可用正火來(lái)消除。而因嚴(yán)重的磷偏析產(chǎn)生的帶狀組織必須用高溫?cái)U(kuò)散退火及隨后的正火加以改善。具體消除手段如下:
1、由成分偏析引起的帶狀組織,即當(dāng)鋼中含有磷等有害雜質(zhì)并壓延時(shí),雜質(zhì)沿壓延方向伸長(zhǎng)。當(dāng)鋼材冷至Ar3以下時(shí),這些雜質(zhì)就成為鐵素體的核心使鐵素體形態(tài)呈帶狀分布,隨后珠光體也呈帶狀分布。這種帶狀組織可以通過(guò)電渣重熔、增大結(jié)晶速度來(lái)消除。
2、由熱加工溫度不當(dāng)引起的帶狀組織,即熱加工停鍛溫度于二相區(qū)時(shí)(Ar1和Ar3之間),鐵素體沿著金屬流動(dòng)方向從奧氏體中呈帶狀析出,尚未分解的奧氏體被割成帶狀,當(dāng)冷卻到Ar1時(shí),帶狀?yuàn)W氏體轉(zhuǎn)化為帶狀珠光體。這種組織可通過(guò)提高終軋溫度、增大鍛造比或擴(kuò)散退火、正火的方法來(lái)改善或消除。
3、成分偏析引起的帶狀組織很難用熱處理的方法加以消除。通常正火能夠在一定程度上減輕這種偏析,一般情況下通過(guò)正火能將偏析糾正到允許級(jí)別。如果帶狀組織嚴(yán)重,可以多次正火改善。最可靠的方法是先高溫?cái)U(kuò)散退火,接著再來(lái)一次正火,這樣可以達(dá)到完全消除帶狀組織的效果,但是這樣成本會(huì)很高,對(duì)于鋼板來(lái)說(shuō)受表面質(zhì)量的限制,難以實(shí)現(xiàn)。