410S熱軋鋼帶分切開裂原因分析

陳培敦 王宏霞 馬正偉 張正法

摘 要 410S熱軋鋼帶在分切過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，對開裂試樣進(jìn)行宏觀分析、化學(xué)成分分析、金相分析、掃描電鏡能譜分析，通過綜合分析確定導(dǎo)致分切開裂的原因是連鑄坯存在原始裂紋，熱軋過程中部分裂紋未充分焊合，鋼帶在分切的過程中受力致使裂紋沿未焊合部位擴(kuò)展引起脆性開裂。

關(guān)鍵詞 開裂；410S熱軋鋼帶；分切

用戶購買規(guī)格為4.0×1520mm的 410S熱軋鋼帶黑皮卷，分切成三條后進(jìn)行冷軋，在分切時(shí)局部出現(xiàn)分層開裂的現(xiàn)象，對分層開裂的試樣進(jìn)行分析，查找開裂的主要原因。

1.試驗(yàn)方法

對所取的中間分層開裂試樣進(jìn)行宏觀檢測；用SPECTROLAB M10型光電直讀光譜儀檢測試樣的化學(xué)成分，并用N、O氣體分析儀進(jìn)行N、O氣體分析；在試樣開裂分層部位截取金相樣，在GX51金相顯微鏡上進(jìn)行金相檢測；分層開裂的斷口試樣在XL-30掃描電子顯微鏡上進(jìn)行電鏡能譜分析。

2.試驗(yàn)結(jié)果

2.1 宏觀檢測

如圖1是410S熱軋鋼帶開裂試樣的宏觀形貌，試樣上裂紋深度約為10mm，斷續(xù)開裂，總長度約為450mm，裂紋從鋼板厚度方向的中間位置開裂。

Figure.1 Morphology of the racture

2.2 化學(xué)成分分析

對開裂試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表1。從表1可知開裂試樣的化學(xué)成分冶煉控制較好，材料的化學(xué)成分是合格的。

2.3 金相分析

對開裂試樣進(jìn)行金相檢測，開裂部位的裂紋附近基體上未發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的非金屬夾雜物，經(jīng)評定夾雜物主要是C類0.5級, D類和DS類均為1.0級。試樣經(jīng)氯化鐵鹽酸水溶液腐蝕后觀察，試樣基體組織為未充分再結(jié)晶的條狀鐵素體和碳化物，裂紋兩邊組織均勻無異常，部分熱軋流線隨裂紋扭轉(zhuǎn)，如圖2所示。

2.4 電鏡能譜分析

掃描電鏡下觀察開裂試樣的斷口，斷口上主要分為兩部分：斷續(xù)的脆性解理區(qū)和非斷口特征區(qū)，其中非斷口特征區(qū)占整個(gè)斷口表面的絕大部分，如圖3所示；分別在脆性解理區(qū)和非斷口特征區(qū)表面進(jìn)行能譜分析，基體上均是正常的化學(xué)成分，如圖4和表2所示。

Figure.3 Stratified sample surface SEM morphology of fracture

Figure. 4 cleavage fracture zones and non-energy spectrum characteristics of areas

3.討論

從化學(xué)成分的對比中可見，開裂試樣的化學(xué)成分冶煉控制較好，材料的化學(xué)成分是合格的。

經(jīng)過金相檢測發(fā)現(xiàn)，裂紋附近基體上未發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的非金屬夾雜物，夾雜物級別，C類0.5級, D類和DS類均為1.0級，說明鋼帶開裂分層與非金屬夾雜物無關(guān)。腐蝕后觀察試樣基體組織正常，裂紋兩邊組織均勻、無異常，說明熱軋板材料是均質(zhì)的。

通過掃描電鏡觀察，開裂試樣的斷口上主要分為兩部分：斷續(xù)的脆性解理區(qū)和非斷口特征區(qū)。分別在脆性解理區(qū)和非斷口特征區(qū)表面進(jìn)行能譜分析，基體上也均是正常的化學(xué)成分，充分證明開裂與非金屬夾雜物無關(guān)。斷口上非斷口特征區(qū)有壓合的痕跡，未見有斷口的特征，是原來熱軋板上的裂紋未焊合區(qū)，占整個(gè)斷口表面的絕大部分；脆性解理區(qū)為斷續(xù)的焊合區(qū)，占整個(gè)斷口表面的小部分，因此根據(jù)斷裂理論，只需要不太大的應(yīng)力就可以引起斷續(xù)焊合的脆性解理區(qū)開裂，導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展，同時(shí)由于部分材料變形引起熱軋流線的扭轉(zhuǎn)。

熱軋時(shí)鋼帶主要受上下軋輥的壓力，由于材料是均質(zhì)的，鋼帶內(nèi)所受的應(yīng)力不會(huì)突變，從而超過材料的斷裂強(qiáng)度以致裂紋的產(chǎn)生。綜合分析，可以推斷出熱軋鋼帶分切開裂是由于連鑄坯中心裂紋熱軋時(shí)未充分焊合，導(dǎo)致熱軋板在剪切的過程中受力使裂紋寬度增加，斷續(xù)焊合的部位脆斷引起的。

4.結(jié)論

410S熱軋鋼帶分切開裂是由于連鑄坯中心裂紋熱軋時(shí)未充分焊合，導(dǎo)致熱軋板在剪切的過程中受力使裂紋沿未焊合區(qū)域擴(kuò)展，引起分切開裂。