棒线材常见表面缺陷及成因
线材常见的表面缺陷有裂纹、耳子、折叠、结疤（翘皮或鳞皮）、划痕、麻面、分层、氧化及脱碳等。
表面缺陷最大的危害就是降低线材的断面收缩率等塑性指标，从而影响冷拉加工性能。
1裂纹
裂纹是指线材表面沿轧制方向有平直或弯曲、折曲，或以一定角度向线材内部渗透的缺陷。
主要典型缺陷为表面细小裂纹簇、单道长条裂纹、平行裂纹等，如图1[1]。
表面裂纹簇形貌单道线缺陷形貌平行裂纹形貌
图1典型裂纹形貌图
表面裂纹的形成与钢的化学成分和炼钢、轧制控制均有关系[2]-[4]。
轧制方面的原因：①轧槽表面磨损或损坏；②粗轧前几道导位划伤；③氧化铁皮被轧入轧件；
④导位尺寸不合适或偏离轧制线；⑤高压水除鳞的冷却水路堵塞或偏离；⑥错辊；⑦表面保护、吊装方法不当等储运过程中的擦伤。
冶炼方面的原因：钢坯上未消除的裂纹、皮下气泡及非金属夹杂物，它们都会在线材表面造成裂纹。
炼钢时钢液未得到净化，在连铸坯加工中形成皮下夹杂，轧前加热，表层氧化，皮下夹杂逐渐裸露，随后轧制中脱落形成裂纹。
2耳子
线材表面沿轧制方向的凸起称为耳子，根据生成的位置可分为：单边耳子、双边耳子及错边耳子[3]-[7]。
图2是实际生产中的耳子[3]。
图2耳子
耳子主要是由于轧制方面的原因引起的[2]-[7]。
轧制方面的原因：①过充满，坯料尺寸过大，压下量过大；②入口导卫偏离轧制线、磨损严重或烧坏；③上下辊偏移量不合适引起错辊；④轧件温度不均匀引起变形不均匀；⑤连轧机设置不当引起的堆钢、拉钢。
炼钢方面的原因：冶炼-铸造引起坯料的缩孔、偏析、分层及外来夹杂等，轧制时，影响正常变形，也会导致耳子的出现。
3折叠
钢铁表面形成沿轧制方向的各种角度的折线，一般为在横断面与表面呈小角度交角状缺陷，两侧一般伴有脱碳层或部分脱碳层，中间常存在氧化铁夹杂，图3[3]是典型的折叠。
图3折叠
轧件折叠的很大一部分原因是前面轧制时形成的各种耳子。
此外，轧辊轴向固定不佳发生窜动；入口导卫磨损严重或烧损时钢坯咬入不稳定；炼钢提供的坯料存在缺陷，未清理等也会导致折叠[2]-[5]、
[7]。
4结疤
结疤指的是表面与基体部分结合（成品之前轧入轧件的凸起物）或完全未结合的金属片层（脱离轧件的金属碎屑在轧件表面形成）。
图4[8]为常见的结疤的几种形式
点状弥散细小结疤块状无根结疤
翘皮状有根结疤点状结疤
图4常见的结疤类型
轧制方面的原因[2]-[5]、[7]-[9]：①钢坯加热后除鳞不完全，翘皮、飞翅等未清除干净等表面异物；
②孔型存在沙眼，轧环破损，轧槽磨损严重等引起轧件表面凸起；③孔型掉肉，轧线存在氧化铁皮导卫有毛刺，导卫间存在金属碎屑等残余物压入轧件；④冷却水中的悬浮物控制不当；⑤耳子、折叠等后续加工撕裂后粘附于表面。
冶炼方面的原因[2]-[5]、[7]-[9]：①冶炼铸造过程中形成的皮下气泡；②浸蚀剥落的耐火砖颗粒、石英砂、保护渣等外来夹杂残留到铸坯；③偏析引起的坯料表面不平整，破裂碎片被轧入轧件内。
5划痕
划痕是表面上沿轧制方向出现的直线或弧形可见底的沟槽，线材全长上呈连续或不连续分布，图5[1]为线材表面划伤的形貌。
图5线材表面通长划伤形貌
划伤主要是成品通过有缺陷的设备如导卫、活套、水冷箱、夹送辊、吐丝机、散卷输送线、集卷器及打捆机造成的，如导卫等内存有氧化皮等异物，吐丝管严重磨损等[2]-[5]。
6麻面
麻面指的是线材表面许多不规则的细小凹凸不平的缺陷，如图6[10]。
图6 表面凹凸不平典型形貌
麻面主要是轧制方面的原因[2]-[5]、[10]：①主要是轧辊的原因，如轧辊锈蚀、表层硬度不够、失去冷硬层、孔型严重磨损、轧槽粘附氧化铁皮等；②钢坯加热不当，局部或全部脱碳也可能形成麻面；③冷却水pH值不适，腐蚀掉辊环中的粘结剂；④终轧温度（或吐丝温度）过高，冷却过慢，氧化严重。
7分层
线材分层指的是线材纵向分成两层或更多层，多出现在线材的头部（劈头）和尾部（开叉）。
如图7[11]所示。
图7 分层
轧制方面的原因[5]、[11]-[12]：①切头尾不净，残留有裂纹；②加热、开轧温度不合理，轧制时开裂；③飞剪切头长度不够。
炼钢方面的原因[5]、[11]-[12]：①铸坯生产形成的缩孔、皮下气泡、非金属夹杂等轧制时没有愈合，暴露形成分层；②化学成分偏析严重，如S凝固时富集于液相，形成低熔点连续或不连续网状FeS，轧制时都会形成分层。
8氧化及脱碳
高速线材在加热、轧制及随后的控冷过程中易产生表面氧化和脱碳现象，氧化皮和脱碳层等线材的表面质量、疲劳性能等具有极大的影响[12]-[16]。
图8 铁氧相图
铁碳及铁氧相图可以看出，温度对氧化脱碳的影响非常大。
一般来说，影响钢氧化脱碳主要因素有：出炉温度、加热时间、炉内气氛、原料以及轧制后的冷却过程[12]-[16]。
（1）图9[14]为氧化及脱碳情况与时间和温度的关系。
氧化烧损随着温度升高而增大，许多钢种脱碳深度随温度变化的曲线存在峰值，减少脱碳时应避免在该温度附近加热。
总之满足要求前提
下，尽可能降低温度。
有文献指出[16]，脱碳层厚度与加热时间的平方根成正比。
图9 氧化烧损量以及脱碳层深度与温度和时间的关系
（2）炉内气体一般包括氧化性气体（C02、H20、02等）、中性气体（N2等）、还原气体（CO、H2等），一般来说空燃比偏大时，炉内气氛不稳定，经常出现为过氧化性气氛。
脱碳能力[15]：H2O>CO2>O2>H2。
（3）原料指的轧件的化学成分（含碳量和合金元素）的影响：①含碳量越高，脱碳倾向性越大；②合金元素主要通过影响钢中的碳活度来影响扩散系数，硅使脱碳的倾向性增强，钒、铌、铬等可提高钢中碳扩散激活能，使碳扩散系数减小，硒的化合物MnSe形成鳞壳防止出现铁素体脱碳。
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