熱軋板Q235B裂紋成因分析

【摘 要】利用金相和掃描電鏡等分析手段，對(duì)熱軋板Q235B裂紋進(jìn)行分析。結(jié)果表明，鑄坯存在原始表面裂紋、表層氣孔等缺陷是產(chǎn)生裂紋的主要原因，鑄坯近表層的夾雜物富集，促進(jìn)了軋制過(guò)程中裂紋的擴(kuò)展，鑄坯的局部過(guò)燒，使邊部晶粒異常長(zhǎng)大，加劇了裂紋發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】熱軋板Q235B;裂紋;金相;掃描電鏡;夾雜

0.前言

熱連軋廠生產(chǎn)的普碳系列鋼種Q235B出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，主要表現(xiàn)為邊裂和布滿鋼帶整個(gè)表面的小縱裂。本研究對(duì)Q235B裂紋進(jìn)行了試驗(yàn)、分析，對(duì)缺陷的形成機(jī)理及原因進(jìn)行探討，提出工藝改進(jìn)措施。

1.缺陷描述

Q235B的裂紋分兩種形態(tài)，主要指邊裂和布滿鋼帶整個(gè)表面的小縱裂。邊裂表現(xiàn)為深度較深，有明顯的裂口，嚴(yán)重的成爛邊；小縱裂表現(xiàn)為距鋼卷邊部較遠(yuǎn)，分布在整個(gè)鋼卷表面，經(jīng)冷彎后出現(xiàn)起皮現(xiàn)象。

2.成因分析

對(duì)缺陷部位截取金相試樣，研磨、拋光后在金相顯微鏡觀察裂紋的形態(tài)和分布，腐蝕后觀測(cè)組織、形態(tài)；利用掃描電鏡觀測(cè)鋼板表面裂紋內(nèi)部情況，通過(guò)能普分析夾雜物的成分；通過(guò)以上手段，查找缺陷成因。

2.1硫含量分析

對(duì)同一時(shí)期生產(chǎn)的Q235B裂紋爐次與無(wú)裂紋爐次的S含量進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)的爐次S含量較無(wú)裂紋的高，S含量對(duì)成品鋼板裂紋有一定影響。

2.2金相分析

缺陷部分金相顯示，裂紋附近有明顯的脫碳現(xiàn)象，裂紋深度大于200um，有明顯的裂口，說(shuō)明這類裂紋在鑄坯上已經(jīng)形成，而鋼帶的局部位置晶粒粗大，存在過(guò)燒現(xiàn)象[1]。

2.3掃描電鏡分析

經(jīng)掃描電鏡、能普分析，裂紋內(nèi)部填充物是氧化鐵及氧化物夾雜。裂紋內(nèi)部?jī)蓚?cè)基體氧化嚴(yán)重，有大量的內(nèi)氧化原點(diǎn)，裂紋處存在軋制變形流線、晶粒不均，這說(shuō)明該缺陷在軋制前就已經(jīng)存在[2]。

2.4夾雜物分析

裂紋周圍存在密集分布的點(diǎn)狀?yuàn)A雜，從夾雜成分看以硫化錳（鐵）、錳硅酸鹽為主，同時(shí)有磷元素的存在。

從夾雜物的分布和尺寸來(lái)看，主要是硫化物和硅酸鹽夾雜，是以共晶形式或者高溫加熱后冷卻過(guò)程中析出的夾雜，夾雜物含量較高，從評(píng)級(jí)情況看A類夾雜物達(dá)到3級(jí)。

鑄坯中S含量較高，Mn含量較低，造成Mn/S比低，容易導(dǎo)致鑄坯裂紋，邊部裂紋有明顯的裂口，而且深度達(dá)到200um以上，這種裂紋鑄坯上已經(jīng)存在，從金相看鋼帶局部位置存在過(guò)燒現(xiàn)象，加劇了裂紋的擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生爛邊。同時(shí)，部分鑄坯自身存在夾雜物（特別是硫化物夾雜）和成分偏析[3]，在高溫加熱時(shí)逐漸溶入奧氏體組織中，并在隨后冷卻過(guò)程中重新析出，這種以共晶形式或者高溫加熱后冷卻過(guò)程析出的夾雜能嚴(yán)重脆化奧氏體組織，使鋼在軋制過(guò)程中開(kāi)裂。

觀察還發(fā)現(xiàn)，基體中存在大量細(xì)長(zhǎng)硅酸鹽類夾雜物，如圖6所示。軋制過(guò)程中，這些夾雜對(duì)基體起割裂作用，成為裂紋發(fā)展源。

對(duì)裂紋周圍的點(diǎn)狀?yuàn)A雜進(jìn)行了腐蝕，經(jīng)掃描電鏡后發(fā)現(xiàn)機(jī)體腐蝕后出現(xiàn)的小坑比較多，譜圖1內(nèi)主要是氧化物夾雜。從譜圖1的成分看，這種小坑是由于夾雜物所致，出現(xiàn)這種小坑一般是由于皮下氣泡破裂氧化所致。

3.結(jié)論

（1）分析表明，裂紋深度大于200um，內(nèi)部存在大量氧化鐵及夾雜物，裂紋附近有明顯的脫碳現(xiàn)象，鋼帶的局部位置晶粒粗大，并且，裂紋內(nèi)部基體氧化嚴(yán)重，有大量的內(nèi)氧化原點(diǎn)，裂紋處存在軋制變形流線、晶粒不均，說(shuō)明該缺陷在軋制前就已經(jīng)存在。從裂紋的分布部位和裂紋的形態(tài)特征來(lái)看，應(yīng)與連鑄坯表面裂紋及表層氣孔分布特征相吻合。

（2）鋼帶中夾雜物嚴(yán)重，主要是硫化物和硅酸鹽夾雜，因它們都為脆性相，破壞了鋼的基體連續(xù)性，降低了金屬的力學(xué)性能，特別是使金屬的延展性、塑韌性大為降低，易在軋制過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。

（3）最近由于降成本工作的力度較大，硫化物夾雜由于取消LF工藝缺少脫硫手段，現(xiàn)在主要通過(guò)加頂渣解決，但脫硫效果有限；在目前的工藝情況下，只能通過(guò)延長(zhǎng)吹氬時(shí)間解決夾雜物的問(wèn)題，必須保證吹氬時(shí)間大于15分鐘。另外，由于合金定額減少，存在脫氧不良的問(wèn)題，保護(hù)澆注不穩(wěn)定，從鋼帶表面的小縱裂掃描電鏡圖譜來(lái)看，很可能是由于氣泡所引起。

（4）從出現(xiàn)裂紋多爐次看，加熱溫度正常，不應(yīng)存在過(guò)燒的情況，但試樣局部存在晶粒粗大現(xiàn)象，說(shuō)明加熱溫度不均勻，鑄坯部分位置存在過(guò)燒。在取消LF工藝后鑄坯質(zhì)量下降，尤其是夾雜物含量有所上升，在這種情況下，熱軋應(yīng)從加熱制度、軋制工藝上進(jìn)行優(yōu)化彌補(bǔ)鑄坯質(zhì)量下降帶來(lái)的缺陷，尤其是要避免過(guò)燒。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］張菊水.鋼的過(guò)熱與過(guò)燒[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984.

［２］陳德和.鋼的缺陷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1977.

［３］蔡開(kāi)科，程士富[M].連續(xù)鑄鋼原理與工藝.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.