○ 研究与探讨
带钢边部裂纹原因分析
黄海玲 崇 鹏 (质检中心 ) (扬子公司 )
摘 要 通过光学显微镜观察 , 对带钢边部 裂纹产生的 原因进 行了分 析 。 边部裂 纹产生 主要与夹杂物 、脱碳 、组织偏析 、三次渗碳体的析出量及分布状 态有关 , 这些因素 导致钢的冲压性能恶化而产生边部裂纹 。
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图1 初步分析冷拉过程中由于脱碳严重导致强度 、硬
初步分析原因为组织不均匀 , 偏析明显导致各项性 能不一样 ;同时边缘组织细小 ,塑性低硬度高 ,导致裂边 。
3.1.3 三次渗碳体析出 取炉号为 62 -15111的 Ｑ195的带钢失效样品进 行检验分析 , 发现有一定量的夹杂物存在 , 边裂部位 无异常现象 ;观察组织时发现边缘组织为有一定深度 的 Ｆ +ＦｅＣ3 +少 量 Ｐ片 , 中心 组 织为 Ｆ +个 别 的 ＦｅＣ3 , ＦｅＣ3 沿晶界分布且聚集 (按标准图片评级为 5 级 ), 边裂沿 ＦｅＣ3 走向 (图 3)。 初步分析原因为 :夹杂物的 存在增加了钢 的脆 性 ;低碳钢退火后应获得纯铁素体组织 , 出现三次渗
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图5 初步分析原因为脱氧不到位 、坯上带有裂纹或夹 杂物严重 。 4
3.2 原因分析 3.2.1 夹杂物对边裂的影响 带钢中夹杂物的存在形式主要为 Ｂ类 、Ｃ类及外 来夹杂物 , 且 Ｂ类 、Ｃ类的级别较高 , 因他们均为脆性 相 , 破坏了钢的基体连续性 , 尤其是量大但分布不均 匀时 , 降低了金属的力学性能 , 特别是使金属的延展 性 、塑韧性大为降低 , 在轧制过程中产生裂边 。 3.2.2 脱碳对边裂的影响 带钢中脱碳较严 重时 (主要 存在中碳钢中 ), 脱 碳部位为纯铁素体组织 , 钢的强度 、硬度均偏低 。 脱 碳部位组织与基体组织之间的硬度有较大差异 , 在轧 制过程中必然导致各部位的延展性不同而导致裂边 。 3.2.3 组织偏析对边裂的影响 任何一种钢如果组织偏析严重 , 即贫碳 、富碳区 明显时 , 对性能均有一定的影响 ;尤其是带钢 , 形成了 明显的带状组织 , 以致钢的力学性能呈各向异性 , 截 面收缩率较低 , 并以横向更甚 。 带状严重的钢材制成 的工件缺乏应有的塑性和韧性 , 在热处理时易产生变 形 , 且硬度不均匀 。贫 、富碳区的强度和硬度有较大 的差异 , 在轧制时延展性也就不同 , 尤其是富碳区的 强度和硬度大而塑韧性差 , 容易开裂 , 所以组织偏析 的钢其边部裂纹一般是沿富碳区走向 。 3.2.4 三次渗碳体对边裂的影响 在低碳钢中 ,尤其是深冲薄板退火后的正常组织为 纯铁素体组织 ,但有时在铁素体的晶界上会出现三次渗 碳体 (也叫游离渗碳体 )。如果退火后的组织中观察到 有三次渗碳体析出是属不正常组织 。因三次渗碳体属 脆性相 , 尤其是沿晶界析出时 , 对钢的冲压性能影响明 显 。若沿晶界呈网状分布时 , 冲压性能更加恶化 ;若沿 晶界呈链状分布 , 冷冲时沿链条状的方向容易造成开 裂 ;链愈长 ,它的冷冲性能也就更差 。 失效样品的析出 量及分布状态对边部裂纹有直接影响 。 3.2.5 坯上裂纹带入材中对边裂的影响 坯上如果有裂纹 , 在轧制时暴露于空气中裂纹就 会被氧化 , 这种裂纹一般在检验时可观察到氧化铁存 在 , 且伴随有高温氧化产物 , 裂纹两侧有明显的脱碳 。 用户在进一步加工时 , 原始裂纹就会进一步扩展 , 同 时脱碳较严重的部位由于强度 、硬度不同而导致延展 性不同步 , 易产生裂纹 。 4 结论 带钢产生边部裂纹的原因是多方面的 , 但主要原 因是夹杂物及三次渗碳体的析出增加了钢的脆性 ;另 外就是组织偏析 、脱碳严重导致钢的整体延展性不一 致 , 易产生边裂 。这些因素并不是单独作用于钢中 , 有时有几个因素同时影响导致边裂 。
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○ 研究与探讨
碳体属不正常组织 , 且 ＦｅＣ3为脆性相 , 尤其边缘部位 出现大量 ＦｅＣ3 , 且呈聚集状态分布于晶界处 , 使边部 的塑性更差 , 冲压时易开裂 。
图3 3.1.4 坯上裂纹或夹杂物严重 取热轧带钢 Ｑ195的失效样品进行分析 , 发现夹 杂物较多 , 裂纹内有氧化产物
关键词 带钢 边裂 夹杂物 脱碳 组织偏析
1 前言 为了更好的提高带钢的质量 , 对生产中的失效样 品 , 质检中心进行了较全面的比较分析 , 发现带钢边 裂这一缺陷占有一定的份额 。 因此就边裂问题展开 较详细的分析与探讨 。 2 失效样品的宏观形貌 一般带钢的边裂形貌比较单一 , 单条的大裂纹或 成锯齿状的细小裂纹 。 3 失效样品的检验及分析 3.1 金相检验及初步分析 从失效样品上截取相关部位的金相样品 , 对其进 行较全面的质量检验分析 , 发现带钢边部产生裂纹的 原因是多方面的 。 3.1.1 脱碳严重 取规格为 1.3ｍｍ ×183ｍｍ的 65Ｍｎ带钢的失效样 品进行检验分析 。检验情况为 :纯洁度较好 , 边裂部位 干净 , 无异常情况 ;用 2%的硝酸酒精浸蚀后观察组织为 Ｆ+Ｐ, 边裂部位脱碳严重 , 为纯铁素体组织 (图 1)。
度偏低 , 而其他部位片状珠光体强度 、硬度高 , 以致表 面延展性不同而导致边部开裂 。
3.1.2 组织偏析 取规格为 2.75ｍｍ ×225ｍｍ的 65Ｍｎ带钢的失效样 品 , 用户冷轧至 2.4ｍｍ厚时发现裂边 。检验情况如下 : 纯洁度较好 ,裂纹部位干净 ;浸蚀后组织为 Ｆ+Ｐ+Ｓ, 组 织不均匀 , 有明显的偏析 (即贫碳 、富碳 ), 而裂纹正好沿 偏析区 (富碳区 )走向 (图 2), 边缘组织细小 。