第２８卷笨５期
２００５年９月
物理删试
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｖ０１ ２３＋Ｎｏ ５ Ｓｅｐ．２０（）５
ＢＭ５１０Ｌ汽车大梁钢板冷弯开裂的显微分析
徐礼玲
（宝钢壤团卜诲悔Ｉ１Ｉ锕链股份有限 刮技术中心．江苏南京２Ｉ Ｏ０３９）
摘要：针对１＂，Ｍ５１ ０［＿汽车夫桨钢板冷弯开裂现象，对纵向和横向试样分别用金相显微镜观察抛光态夹杂物及
盘相组 ．发现断口处夹杂物硬带牡蚯缎较严重。用扫描电镜观察开裂断口形貌及其攒截面经制样后的形貌，发
现断Ｅｌ处有层状解理花样，竖抛光侵蚀后的横截面上舟布点状戎杂物．经能谱抒析．发现夹杂物成丹为硫化物。
由于央杂物形成的微裂纹在外力作ｆ日Ｆ扩张或相互联通．而带状组织横向变形困难．使微裂纹不断扩展摄后导致
开裂
关键词：冷弯；开裂；层就解理花样；疏化物；帮状组织
中图分类号：ＴＧ１１ ５．２１ 文黼标识码：ｂ 文章编号：１００１—０７７７（２００５），３５ ００５ｓ。３
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｌｄ Ｂｅｎｄ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ＢＭ５１０Ｌ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ
ＸＵ】．ｉ ｌｉｎｇ
ｉＳｈａｎｇｈａｉ Ｍｅｉｓｈａｎ］ｒＧｑｑ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃ（１ Ｉ ｔｄ（Ｉ ｒ Ｂａ，＞ｓｔｅｅｉ Ｇｒｏｕｐ．Ｎａｎｊｉｌｌ ２１，３０３９－Ｃ Ｅｌｍａ）
Ａｌｍｔｒａｃ！． ［＇Ｌｌｅ ｐｈｅｎｏｎ ＬｅｌＩ ｝ｎ ｔｈａｉ ＢＭ５Ｉ ｎｌ ｈｅｌｍ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｌｅ％，ｇａｓ ｃｒａｚ ｄ ｉｎ ｃｏｌｄ ｂｅｎｄｉｎｇ．Ｂｙ ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ
ａｎｄ ｒｎｅｔＭｌｕ ｒｇｉｃａｌ ｓ１ ｒｔｉｃ１１ Ｊｒｅ Ｉ Ｊｆ ｔ１ｌｅ ｈ；ｎＲｉｌｕｄｉｎＭ ａｎｄ ｔｒ ｖｅ ｒｓｅ ｓａｍｐｌｅ Ｄｆ ｔｉｌｅ ｍｅｅｌ ｗｉｔｈ ｍｅｔａ［Ｉｏｓｃｏｐｅ ｈ ｗａ８ ｄｉｓｃｏｖ—
ｅ ｒｅｄ ｔＩ、ｅｔ １ｈｅ Ｉｎｃ Ｌｕｓ［ｏｎｓ ａｎｄ ｈａｎｄｅｄ ｔ ｒＬｌ ＩＵ ｒｅ Ｌｎ ｆｒａｃｔｕ ｒＰ ｗａｓ ｒａｔｈｅｒ ｓｅｖｅｒｅ．】１ ｗａｓ ａ Ｊ ｅｅｎ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ【 ｒ
ｃ Ｌｅａｖａｇｅ ｓｌｆｌｉｔ［［Ｉ［ｅ ａ Ｌ ｔｂｅ ｆｒａｅｌ ＬＩｒｌ？，ａｒｉｄ ｓｐｏｔ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ￣ｔｌ，ｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｐａｔｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｄｅ ｃｒ＆ｓ￣－ｓｅｃｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ
ａｎａｌｖｚｉＩｉｇ ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃ Ｌｕｒｅ ａｎｄ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ＳＥＭ｝ａｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｓ Ｓｔｌｔｉｌｄｅ
ｂｙ ＥＩ）Ｘ Ｗｉｔｈ １ｈｅ ａｃｌｉｏｎ Ｌ）ｆ ｅｘｌｅｒｎ￣［ｆｏｒｃｅ．ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｃｒａｃｋｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｏｒ ｕｎｉｔｅｄ ｗｈｈ ｅａｃｂ
ｏｔｈｅｒ，ａｎｄ ＥｈＰ ｌａｔｅｒａｌ ｄｅｆｏｒｎｌａｔｉｌｍ［＿ｒ ｈａｎｄｅｄ ｓｌ ｒｕｃ ｖｕ ｒｅ ｉｓ ｄｉｆｆｋ＇ｕｈ—ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｃｒａｃｋｓ ａ ｒｅ ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｌｏｎｇｅｒ ａｎｄ Ｌｏｎｇｅｒ．
ｆ［ｎａＩｌＹ ｗｂｉｃｈ ｌｅａｄ ｔｉｌ ｃ ｒａｚｉｎｇ
Ｋｅｙ ｗ￣ｒｄｓ：ｃｏｌｄ ｂｅｎｄ｝ｆｒａ（ｔｔｌｒ ：［ａｖｅｒ ｒｉ ｎ－ａｇｅ ｓＩ ｒｕｃ１ｕｒ ；ｓｕｌｆｉｄｅ；ｈａｎｄｅｄ Ｓｔ ｒＵ［＇ｌｕ ｒｅ
ＢＭｉ１ ０ｌ＿汽车大粱钢板属于低合盒钢，主要用 于制造各类汽车大梁和汽车车箱纵、横梁等，某厂 在将厚度为８．０ ＹｌＩ［＇［１的ＢＭ５１ｌＩ１．汽车大梁钢板加工 为成品过程中，钢板出现开裂现象 其主要开裂形 式有：弯折加工过程中部分钢扳在折弯处开裂；部分 钢板弯折并存放一段时间后 弯折处开裂 两种形 式的裂ｒ＝『均呈笔直状＝ １ 理化检验 为探｜寸开裂的娘蚓．乖试验川ｘ Ｌ．．３０扫描电镜、 ＥＤＡＸ能谱仪ｆⅡＡＸＩ（）ＰＩ ＡＮ２型盒ｌｆ口湿微镜对 ＢＭ５１１、Ｉ 汽车大梁铜板艘 裂处进行屉微丹析 １．１宏观检验 厚度为８ ｍｎ 的ＢＭ５ Ｉ．汽车大粱钢板经冷弯 Ｊ￥１Ｉ￣Ｚ后开裂 々宏观形貌女¨图Ｉ，裂ｌ１ 笔直状．儿钢 板表面向厚度方向开裂．深度约６ ＴＩ￣［ＩＩ：裂纹扩展至 板厚中部时出现两个分支．一个分支继续沿厚度方
向纵向扩展：另一个明显分支是沿着板阜中部平行
于板面横向扩展
图Ｉ裂处的宏观形貌
Ｆｉｇ．Ｉ ｂｌａｃｒｏｇｒａｐｈ ｏｆ ｆｒａ￣ｌｕｒｅ
怍者简介；棘扎燃ｌ ９ ７７）．女． ＃半科．曲理ｌ挫帅 ｇ－ｍａｉｌ：ａ ｓｉｃｄｈｓ＠ｌ ６ ３．…ｌ 修订日期：２００５—０１｛４
维普资讯 http://www.cqvip.com
物理测试 第２３卷
１．２化学成分分析
在开裂的ＢＭ ５１ ０Ｉ 汽乍大梁钢板边部钻取
屑样进行化学成分分析．萁化学成分（质量分
数． ）屺表１：
１ ３金相检验
在钢板的开裂断几处取纵、横 个金相试样进 行夹杂物和组织分析，结果表明．该ＢＭ５】０Ｉ 汽车 大粱钢断口处夹杂物级别为Ａ２和Ｄ２，且在钢板截 面的中部分布最严重（ 图２）。经４ 硝酸酒精溶 液侵蚀后，组织为珠光体＋铁素体，钢板截面中部珠 光休与铁素悼成带状分布．带状级别为３Ｂ．此区域 夹杂物分布较密集．见（图 ），
表Ｉ试样的化学成分厦其国家标准
ｌａｈｌｅ Ｉ Ｃｕｍｐｏｓｉｔｉｔｍ ｏｆ Ｓａｎｉｏｋ ａｎｄ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔｅｎｄａｒｄｃｒｒｄｉｚ￣ｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｉｏｎ
ｔ ５ｉ Ｍ＿１ Ｐ Ｓ ＡＩ Ｎｂ Ｒｎ Ｔ ０
图２断口处的夹杂物
Ｆｉ ．２ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｆＩｎ ｆｒａ￣ｉＩｌｉａ＂
Ｊ．４扫描电镜检验
在开裂断口处取一试样．对原始断口试样进行
超声波清洗．侄扫描电子显微镜下观察其形貌．结果
丧明它多呈韧窝状韧性断［Ｉ［见图｛（ａ） ．但板厚中
部区域断口呈韧窝状＋准解理特征，且准解理特征
处旱层状丹布Ｌ见图４（Ｉ ）］：
在钢板晰［Ｉ处取一横截面斌样．进行磨制、侵蚀，
对其横截面进行扫描．观察分析裂纹扩展形式及钢板
中的夹杂进行半定性分析。对断口横截磨面进行分
析．显示了断Ｌ】的截面形态［见图４（ｃ）］；，起始端部呈
弧状四人，裂纹沿品界扩展［见图 （Ｉ，）］ 横截磨面上
可以观察到细小点状分布的夹杂物 见图４（ 一。
：－ｔ断口附近卦【 ，ｎ －断口址 组 ．
圈３钢板断口处组织
Ｆｉｇ．３ Ｆｒａｃｌｕｒｅ ｓｔｒｕｃｌｕ ０ｆ ｓｌｅｅｌ ｐｌａｔｅ
用能谱仪对该点状夹杂物进行分忻．表明该类夹杂
为含稀土的硫化物夹杂－［见图ｊ］
２分析讨论
从化学成分分析看，所有元素含量基本控制在
标准范围内，但硫、磷含量已在标准的上限 硫、磷
含量偏上限对控制夹杂物数量不利．从金相显微观
察也证实硫、磷含量偏高．夹杂物数量级别也较高；
通过扫描电镜致能谱对夹杂物进行分析，进一步证
实了夹杂物的类型是以硫化物为主
金属的塑性破坏过程可以归纳为显微裂纹和空
洞的形成，空洞的扩大和联合形成宏观裂纹．最后宏
维普资讯 http://www.cqvip.com
第５期 髂｝Ｌ玲：ｌｊＭｊ１ ０【，汽车大粱钢板冷弯开裂的显微分析
１训坶糠断ＩＩ－ Ｉ Ｊ Ｊ雎牧州懈｝ 窝 Ｉ Ｊ： Ｊ断ｕ的靴面ｆｆｊ ：ｃ ｄ】 纹皓晶 屣… 断Ⅱ懒截面点壮丹市的夹杂物
图４断口的扫描电镜固电
Ｆｉｇ．４ ＳＥＭ ｐｈｏｔｏ，ｔａｂｓ ０ｒ［ｒａｃｌｕｒｅ
图５断口横截面的夹杂物能谱曲线
要消耗大量变形功，结果使裂纹尖端的最大应力下
降，裂纹扩展变慢： Ｉ。带状组织的形成是由于内部
钢锭中的磷、硫的偏析和夹杂物在外力的压延下产
生的 金相显微观察到带状组织严熏区域夹杂物的
分布较密集。住ＢＭ５１Ｏｌ＿汽车犬粱钢板中部带状组
织严重区域．夹杂物分布也较密集．因此在铁索体带
上形成的微裂纹密度也较大．在同样的扩展速度下，
裂纹较早得 联通 而较长的铁素体带夹在珠光体
片层中间．其延伸受到约束．塑性变形比较困难．也
是该区域裂纹扩展较快的因索之一
Ｆｉｇ．５ ｎｅｒ ｓｐｔ￣ｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉ ｒｍ Ｏｌｌ
ｆｒｎｃｔｕｒｅ ｃｒ０ｓｓ＿９ｅｃｌｉ０ｎ ３ 结 论
观裂纹向外扩展达到破坏。在有夹杂ｌ拘存在的区域
内．夹杂物直接提供了微裂纹或空洞．南］＝：冷弯过程
巾应力集中以及因线膨胀系数 同产ｑ 内庖力，促
进了微裂纹的形成 显微裂纹也在珠光体与铁素体
之间的界面［ 以及在珠光体内部产生。在宏现裂纹
的扩张过程巾．有些空洞在裂纹前 形成．宏观裂纹
扩张的过程就是宏观裂纹连接各个 微裂纹和空洞
的过程 在试样的等轴晶区，由于品粒塑性变形
以上观察分析表明，ＢＭ５】０Ｉ＿汽车大梁钢板在
冷弯加工过程中开裂．主要是由于钢板的硫、磷含量
较高，含硫夹杂物分布较密集和较严重的带状组织
所引起的
参考文献
［ｔ］章守华台盎钢ｒＭ］北永：捕盒工业出糖壮．１９８１．
［２］１耗德林．台属力学性能［Ｍ：．北京 机械Ｔ 出版杜．１ ９８
维普资讯 http://www.cqvip.com