Q345B鋼板彎曲開裂原因分析及應對措施

張景維

摘 要：Q345B鋼板，由于具備較強的焊接性能、力學性能、低溫沖擊韌性等特征，而在各類結構部件有著大量的應用。然而，由于受各方面因素的影響，Q345B鋼板發生彎曲開裂，嚴重影響其性能和質量。基于此，本文就Q345B鋼板彎曲開裂原因及應對措施進行深入地研究。

關鍵詞：Q345B鋼板;彎曲開裂;原因;應對

1 引言

Q345B鋼板有著強大的性能，在煤礦機械、大型機械、石油化工以及高層建筑等領域中有著廣泛運用。為了能夠提升鋼板的利用效率、控制成本費用，對鋼板進行計算機優化下料，可以將鋼板的利用效率提升至95%左右，然而對下料后的板材實施彎曲壓制成型的過程中，常常會發生鋼板彎曲位置出現斷裂又或是裂紋的情況，導致構件的批量報廢，造成構件生產廠家發生巨大的經濟損失。

2 Q345B鋼板彎曲開裂原因

2.1 宏觀形貌分析

對于開裂部位處的縱向位置實施拋光，對其裂紋的形貌進行觀察。通過觀察發現，此裂紋是由若干小裂紋與1個大面積的裂紋所構成。大裂紋已延伸至外表面出現開裂問題的部位處。小裂紋在軋制方向上呈現為不連續的鏈狀分布，裂紋鏈形成于1/4板材厚度位置處。因為試樣是在彎曲完成后選擇的，所以試樣表面與裂紋鏈呈現為相互對稱的弧形。

2.2 金相分析

首先，在拋光情形下，通過萊卡顯微鏡來仔細觀察裂紋試樣中的夾雜物。通過觀察發現，在離裂紋較遠的位置處，夾雜物比較少;在裂紋周圍，有著很多長條狀的夾雜物。其次，再利用掃描電鏡針對裂紋周圍的夾雜物成分展開定量分析，最終發現此夾雜物是A類夾雜（硫化物類）。最后，以4%的硝酸酒精溶液來腐蝕裂紋樣，在腐蝕結束后可以發現，基體組織是“珠光體+鐵素體”。此外，在裂紋位置處還發現了組織異常的偏析帶，其組織構成為“鐵素體+貝氏體+馬氏體”。

2.3 原因分析

在煉鋼操作中，或許會有少許的耐火材料、爐渣、以及冶煉過程中的產物掉入到鋼液中。針對弧形連鑄機來說，液相穴中的夾雜物上浮被內弧側捕捉而無法上浮至結晶器的液面，通常會在距離內弧外表鑄坯厚度1/4～1/5的位置處產生高度聚集的夾雜物。鋼中如果存在非金屬類的夾雜物，則會對鋼基體的連續性造成極大的影響，引起應力集中現象。如果Q345B鋼板受到切應力又或是拉應力的影響，沿著夾雜物存在的方向就極易發生破裂。在彎曲過程中，受拉形變側因為有著大量的硫化物夾雜，在夾雜物位置處形成應力集中，最后導致裂紋。偏析，是鋼錠在凝固過程中的枝晶偏析經由軋制而產生的，鋼液凝固過程中溶質元素在樹枝晶臂間大量集聚，非金屬夾雜物、合金元素以及碳元素等缺陷均極易匯聚在此處。在進行熱軋的時候，內部柱狀晶區、表面等軸晶區都會被拉長;在冷卻過程中，各部位的溶質元素濃度是有所差異的，導致對應部位的相變溫度完全不同，冷卻后此部位的組織同樣有所區別。通過分析發現，偏析帶Mn、P、Si的含量與基體相比較高，冷卻以后產生了更高硬度的貝氏體以及馬氏體。在進行彎曲試驗時，較高硬度的貝氏體及馬氏體嚴重影響著金屬的塑性形變，導致應力集中現象，極易引起裂紋，是造成裂紋的根本成因所在。

3 Q345B鋼板彎曲開裂應對措施

3.1 工藝處理措施

根據已確定的現場工藝和設計圖紙，在對設計裝配要求沒有任何影響的基礎上，可對現有工藝處理措施進行優化、改進。第一，確保輪廓關鍵尺寸數據不發生變化，只將折彎成型的“R”調大，盡可能降低其對于材料韌性及塑性的需求，在選擇R的過程中可根據以下關系進行修改：（1）如果板厚（t）超過16 mm，則R應大于等于1.5t;（2）如果板厚（t）小于等于16 mm，則R應大于等于t。第二，若下料后鋼板有毛刺，需將毛刺清理干凈又或是對彎曲部分實施退火處理，以增強其塑性。第三，如果超出厚板彎曲極限而必須彎曲成小半徑時，則可采取附加反壓法。此方法主要是在自由彎曲模中，下模選擇強力頂料板，其可以在彎曲過程中對板的形變位置加大壓縮應力，進而能夠使得最小彎曲半徑明顯縮小，避免出現裂紋情況。第四，在折彎成型過程中，需將曲線由毛坯斷面向后移動（2t+R），又或是將彎曲線與毛坯斷面保持平齊，同時還需制作出（1.5-2.0t+R）的空槽。此外，還應沖出超過2-3倍板厚的槽，而后再彎曲;又或是在前道工序內開出圓形孔，然而再完成沖裁——彎曲加工。

3.2 熱處理措施

針對已經下好料的鋼板實施900℃正火處理，正火能夠均勻組織、細化晶粒，優化鋼板的整體機械性能;除此以外，還可以在不影響鋼板強度的前提下，大大加強鋼板的韌性以及塑性。取壓彎成型過程中，在壓彎部位處存在裂紋的部件，制作成拉伸試樣，以900℃空冷正火處理后開展拉伸試驗，根據相關實驗數據可以發現，鋼板的強度基本上沒有發生任何變化，然而伸長率縱向和橫向都有較大的變化;相較于熱軋態，大約提高10%，同時縱向和橫向的伸長率大致相似，所以通過熱處理后的鋼板韌性以及塑性有較大程度的加強，基本上可以達到彎曲成型的要求。針對已出現裂紋的零部件，實施900℃正火處理，在處理以后進行壓彎成型，并沒有發生裂紋。

3.3 設備措施

在彎曲成型過程中，盡可能選擇使用下胎模可以調節且安裝有滾軸的數控折彎機，嚴格控制胎模對于鋼板的摩擦系數。由此，在產品成型時，對于成型拉伸部分可以及時進行補料奠定基礎，防止出現成型拉裂的現象。

4 結論

綜上所述，Q345B鋼板之所以會出現彎曲開裂的現象，主要是由于受各式各樣因素的影響，不僅影響著Q345B鋼板的性能，而且對其質量也有著極大的影響。對于此情況，應當從工藝處理、熱處理和設備三方面著手采取有效措施，避免Q345B鋼板發生彎曲開裂的問題，從而保障Q345B鋼板的性能。

參考文獻

[1]金榮芳.Q420鋼彎曲開裂、折斷原因分析及試驗研究[J].摩托車技術，2016（02）：53-57.

[2]郝少鋒，季春生，黃文初等.Q345C熱軋窄帶鋼彎曲開裂的原因及對策[J].冶金叢刊，2010（02）：7-9+13.

[3]李升才，江見鯨，胡建宏，于慶榮.復合剪力墻板彎曲開裂強度計算方法的探討[J].工業建筑，2001（07）：21-23+35.