[图文]非金属夹杂物是钢板产生裂纹的原因

    摘  要  通过对有裂纹的Q345A热轧钢板进行物理性能检测和工艺性能检测，并对钢板裂纹处进行金相分析及电镜扫描，结果表明，裂纹中存在一层夹杂物分布带，而这一层夹杂物分布带便是钢板产生裂纹的原因。

    关键词   热轧  钢板  裂纹

    引 言

   近年来，随着我国机械装备制造业的不断发展，国内市场对热轧厚板及超厚板的需求越来越大，但由于连铸坯尺寸及轧机轧制力的限制，厚板及超厚板的生产已经成为国内钢铁企业的技术难关。虽然，国外个别钢铁企业已经采用了不同于传统工艺的替代技术，但对于国内企业来说，这种生产工艺仍然是一个技术难关，其试生产的产品也很不成熟。因此，笔者针对厚板的裂纹现象，进行了原因分析，以期对该轧制工艺的完善有所帮助。

    Q345A热轧钢板的裂纹情况

   该钢板厚度为120mm，在使用过程中发现，在厚度1/2处存在着一条连续分布的裂纹带，如图1所示，并且已经形成分层现象，只有少数区域裂纹处于半工艺焊合状态。

    图1  钢板厚度1/2处的裂纹

    钢板机械性能及工艺性能分析

    按照GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》规定，在钢板厚度的1/4处，沿垂直于轧制方向取拉伸试验用试样，并按照GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》对钢板拉伸试样进行测试。结果为，抗拉强度Rm =525N/mm2，该牌号钢板的强度标准值为470 N/mm2～630 N/mm2 ，符合产品标准要求。

    按照GB/T2975-1998沿垂直于轧制方向取弯曲试样，该试样保留了钢板的一个轧制面，并按GB/T 232-1999《金属材料弯曲试验方法》对钢板的弯曲试样进行180°弯曲试验，试验后受弯部位未出现裂纹，符合产品标准要求。

   钢板的强度及弯曲都符合国家标准要求，说明该钢板的材质没有问题，产生裂纹与钢板的材质无关。

    钢板裂纹处金相分析[1]

    从钢板裂纹的位置取金相试样，磨制、抛光、硝酸酒精浸蚀后，宏观照片见图2。

    图2  裂纹处宏观照片

   该试样在光学金相显微镜下观察，可以看到在1/2厚度面上，存在大量非金属夹杂物，分布在数十微米厚度的带状区域内。在夹杂物分布区内，有大量断续的微裂纹存在，如图3所示。

    图3  裂纹处金相照片

    扫描电镜能谱分析[2]

   在金相试样的裂纹处随即取3个位置（具体见图4、图5、图6），作扫描电镜能谱分析，其结果如下：

    位置1：

    图4  位置1的SEM照片

    位置2：

    图5  位置2的SEM照片

    位置3：

    图6  位置3的SEM照片

   所分析的微观区域内含有Fe、Mn、Al、Si、Ca、O等元素，可判断该区域存在数微米至数十微米厚度的氧化物型夹杂物分布带。同时，扫描电镜能谱分析结果还表明较大块夹杂物为MnS。

    结论

   Q345厚钢板的1/2厚度面上，存在数微米至数十微米厚度的非金属夹杂物分布带，而该夹杂物分布带便是钢板产生裂纹的原因。

    参考文献

    [1]崔忠圻,刘北兴.金属学与热处理原理[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998:199-240.

   [2]孙智,江利,应鹏展.失效分析-基础与应应用[M].北京:机械工业出版社,2005:105-145.

    （作者单位：辽宁省大连市产品质量监督检验所）