1.表面氧化層
鋼板氧化后的表面主要是氧化鐵皮，氧化鐵皮的成分從內(nèi)到外一般是Fe-FeO-Fe304-Fe203，由于鋼的成分不同，在Fe與Fe0之間還可能存在其他的鐵的化合物，如Fe2Si04等。
利用顯微鏡觀察軋后試樣氧化鐵皮厚度，圖7-7是壓下率為37.8%時(shí)潤(rùn)滑條件下的軋制后鋼板表面氧化層的厚度。由于氧化層較薄，為使氧化層更清晰，采用高倍數(shù)進(jìn)行觀察?？梢钥吹皆谟退旌弦簼?rùn)滑條件下，軋制后的鋼板表面氧化層厚度大致在4—7μm。壓下率為37. 8%時(shí)有水條件下軋制后的鋼板表面不同部位氧化層厚度的顯微照片。可以看到在相同壓下辜的條件下鋼板表面氧化層厚度大致在7~10 μm。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果知道，氧化層厚度和潤(rùn)滑條件關(guān)系密切，油水混合潤(rùn)滑、純水潤(rùn)滑和無(wú)潤(rùn)滑條件下氧化層厚度依次增大。在有水的條件下，由于有水的冷卻作用，降低了鋼板的溫度，減少了鋼板氧化的時(shí)間，所以鋼板表面氧化層厚度會(huì)比無(wú)潤(rùn)滑條件下的厚度變小。水雖然起到了冷卻的作用，但水受熱蒸發(fā)得比較快，在鋼板表面停留的時(shí)間較短，不能有效阻止鋼板表面和空氣的接觸，同時(shí)灼熱鋼板表面也會(huì)和水發(fā)生反應(yīng)，生成Fe0，進(jìn)而氧化生成Fe304和Fe203，促成鋼板氧化，所以水潤(rùn)滑條件下氧化鐵皮變薄但不是十分明顯。然而，油水混合液相對(duì)于水來(lái)說(shuō)，在金屬和軋輥表面形成的強(qiáng)度較高的化學(xué)吸附膜的抗壓、吸附性能好，起到了更好的潤(rùn)滑作用。另外，油水混合液可以在鋼板表面形成殘留潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑劑的裂解產(chǎn)物等殘留物，礦物油的蒸發(fā)汽化也比水的慢，有效地阻礙了金屬與空氣的接觸，所以氧化層變薄較明顯。
2.表面形貌
實(shí)驗(yàn)用顯徽鏡對(duì)不同潤(rùn)滑條件下軋后鋼板的表面進(jìn)行了微觀形貌的觀察。圖7-10為壓下率為37.8%時(shí)不同擱滑條件下的鋼板的表面形貌圖。
從圖7-10中可以看出，無(wú)潤(rùn)滑軋制時(shí)鋼板表面有裂紋出現(xiàn)，僅用冷卻水軋制，避免了鋼板表面出現(xiàn)裂紋，可以看到表面氧化痕跡。而使用潤(rùn)滑劑軋制時(shí)，沒(méi)有看到大量的氧化鐵皮。無(wú)潤(rùn)滑表面顏色暗黑，有水條件下鋼板表面顏色較淺，而油水混合潤(rùn)滑軋后表面光亮。分析可知：在無(wú)潤(rùn)滑條件下鋼板軋后表面氧化較重，照片中暗黑色用肉眼觀察試樣表面為暗紅色，說(shuō)明表面Fe3O4和Fe203的成分居多。有水條件下軋后鋼板表面氧化相對(duì)較輕，照片中顏色較淺，而油潤(rùn)滑表面則更為光亮，說(shuō)明Fe304和Fe203的含量更小甚至還未氧化成Fe304和Fe203。
從圖中也可以看到油水混合潤(rùn)滑軋制后的鋼板表面有縱向的軋制紋路，說(shuō)明鋼板表面質(zhì)量較好，軋輥的光潔表面“復(fù)印”到鋼板的表面。在油潤(rùn)滑條件下，熱軋潤(rùn)滑劑會(huì)在金屬表面形成不連續(xù)的定向吸附膜，在它的作用下，變形區(qū)內(nèi)主要處于邊界潤(rùn)滑條件下，所以可以得到較好的表面質(zhì)量。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)未經(jīng)清洗的軋后鋼板表面的放大照片觀察，可以看到黑色的呈斑點(diǎn)狀分布的表面殘留物，且稱之為黑斑，其直徑大部分為1 μm左右。在鋼板軋制過(guò)程中停留在鋼板表面形成如此黑斑的物質(zhì)可能為氧化鐵皮和潤(rùn)滑劑燃燒裂解后的殘留物(殘?zhí)康?。至于黑斑的具體的成分還有待進(jìn)一步的分析驗(yàn)證。
3.外觀與板形
外觀形貌也是衡量鋼板表面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，包括表面顏色、亮度和板形等。圖7-11是潤(rùn)滑軋制GGr15合金鋼軋后10 min拍攝的帶鋼表面照片。從圖中可以看到潤(rùn)滑軋制后鋼板呈現(xiàn)出深灰色，帶鋼上沒(méi)有暗紅色氧化鐵皮部位，說(shuō)明熱軋油沿輥身方向分布均勻，整個(gè)軋制過(guò)程起到了潤(rùn)滑作用。很明顯，經(jīng)軋制潤(rùn)滑后的帶鋼板形優(yōu)于無(wú)潤(rùn)滑軋制帶鋼，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑軋制后的鋼板，表面也會(huì)被慢慢氧化，逐漸呈現(xiàn)出氧化皮的暗紅色，在空氣中放置時(shí)間越長(zhǎng)氧化現(xiàn)象越嚴(yán)重，但還是比未經(jīng)軋制潤(rùn)滑的表面氧化輕。這說(shuō)明殘留鋼板上的潤(rùn)滑油在熱軋余熱的作用下慢慢被熱分解，暴露出的鋼板基體被空氣氧化。軋材表面殘留潤(rùn)滑油完全分解是熱軋工藝所要求的，避免殘留油對(duì)軋材深加工造成污染。
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