【摘 要】 采用表面宏观检查及化学成份、金相检测分析方法对Q345B板材在使用的过程中发现开裂样进行分析。结果表明:Q345B板材在使用过程中发现的开裂主要属划痕引起,钢中的非金属夹杂物对裂纹的形成与扩展也有一些影响。本文提出了预防弯折开裂的改进意见。
某工厂在使用钢号Q345B规格为717×780的板材进行加工过程中,在成品发现开裂,产生大量废品。为此对试样进行开裂原因分析。 其加工成型工艺为:高炉铁水-铁水预处理-顶底复吹转炉-脱氧合金化-吹氩-板坯连铸-铸坯检验-铸坯加热-高压水除鳞-粗轧机组-中轧机组-热卷箱高-压水除鳞-精轧机组-层流冷却-卷取-冷却称重打捆收集入库-热轧板卷开卷及平整-弯折-成品
1 理化检验
1.1 宏观检查
样品表面有肉眼可见的刚直纵向划痕,开裂位于划痕一侧的弯折处沿划痕开裂并与轧制方向平行。开裂源位于划痕处,划伤沟痕中有金属光泽;裂口呈灰色,无金属光泽,呈典型的层状断口特征;无划痕一侧的弯折处试样表面没有开裂,见图1～图4。
实测板材厚度为7165、7172 mm,符合GB/T709图1 开裂宏观形貌-1988《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》要求。1.2 金相检验
其金相组织为铁素体加珠光体,按GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》评级晶粒度为1015级;按GB/T19749-1995《定量金相手工测定方法》评级珠光体百分含量为2310%见图5;有较严图2 开裂宏观形貌图3 开裂宏观形貌图4 开裂宏观形貌重的硅酸盐非金属夹杂物,按GB10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》评级为A1C5C2eD1见图6;按GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》评级带状组织为3.5A,硅酸盐非金属夹杂物分布在铁素体带上见图7。
垂直于送检样裂口处取金相试样,检验发现裂口部位晶粒沿变形方向分布,裂纹附近存在非金属夹杂物,表面可见明显的V型开口特征见图8。
1.3 化学成分
将试样做化学成分检验,其化学成分见下表1:
2 综合分析
试样尺寸、化学成分均满足标准要求,板材金相组织除存在严重的非金属夹杂物外其它均正常。
由于弯折前板面上存在划痕,导致板材的韧性、塑性降低及脆性增加、缺口敏感性增强。弯折时在划痕处产生应力集中,形成裂纹源并扩展。从宏观来看有划痕一侧的弯折处开裂,而没有划痕的则未开裂;微观可见裂纹沿划痕发展的情况可知,板面上的划痕是导致开裂的主要因素。从划痕的沟痕中有金属光泽来看,为低温划痕,划痕属开卷及平整工序产生。
板材存在严重的非金属夹杂物,使弯折过程中夹杂物易于脱落而形成空洞,或在凝固时与基体的线膨胀系数不同而产生内应力,同时在珠光体与铁素体之间的界面上及珠光体的内部也会存在显微裂纹这些都促进了钢板内微裂纹的形成,这样在弯曲的过程中一旦有裂纹形成并得以扩展,其扩展的过程就是宏观裂纹与显微裂纹或空洞贯穿的过程,最终连通扩展成裂缝并在外表面张应力最大处开裂。
3 结论
试样在弯折过程中开裂主要属划痕所致,钢中的非金属夹杂物对裂纹的扩展也有一些影响。
4 改进建议
4.1 控制板卷平整及散卷过程质量,避免表面划伤。
4.2 加强平整后(弯折前)的板面检查,对已产生与变形部位平行划痕的板材作报废处理,以确保产品的质量。
4.3 严格冶炼工艺操作尽可能减少钢中的非金属夹杂物,提高板材的韧性、塑性。