大車懸架折彎開裂原因分析及控制措施

劉 剛 亓俊鴻

(山東泰山鋼鐵集團有限公司新材料研究所，山東 271100)

某公司使用Q235B 規(guī)格5.5 mm×800 mm熱軋寬帶鋼加工大車懸架，在鋼板折彎的過程中出現(xiàn)R 弧開裂現(xiàn)象，為找到開裂原因，進行了一系列分析檢測工作，并提出了預防開裂的措施。

1 試驗方法

1.1 宏觀檢測

對所送檢的缺陷樣品進行圖像采集，宏觀分析。

1.2 化學成分檢測

磨制化學成分分析試樣，用SPECRTOLAB M9 型光電直讀光譜儀對鋼板化學成分進行檢測。

1.3 金相分析

在樣品缺陷部位、正常部位截取金相試樣磨制、拋光，在GX51 金相顯微鏡上進行金相分析。

2 試驗結果

2.1 宏觀檢測

宏觀檢測結果如圖1 所示，Q235B 折彎處存在裂紋，鋼板折彎處存在明顯線狀小裂紋，見圖2(a)，開裂嚴重處裂紋貫穿整塊樣板，裂紋存在明顯的延伸擴展現(xiàn)象。

圖1 裂紋宏觀形貌Figure 1 Macro appearance of crack

2.2 化學成分檢測

在方管裂紋附近取樣進行化學成分分析，其化學成分見表1。從表1 的數(shù)據(jù)對比中可見，其化學成分均符合GB/T700—2006 的要求，化學成分合格。

表1 化學成分分析(質量分數(shù)，%)Table 1 Chemical compositions analysis(mass fraction，%)

圖2 裂紋部位金相檢測Figure 2 Metallographic test of crack locations

2.3 金相分析

在裂紋附近截取缺陷部位橫向和縱向金相試樣，經(jīng)金相分析發(fā)現(xiàn)，裂紋附近基體中存在大量夾雜物，見圖2(b)。腐蝕后發(fā)現(xiàn)，基體內存在大量的鐵素體偏析條帶，偏析組織密集分布在鋼板2/5 厚度處，裂紋沿鐵素體偏析條帶裂開，見圖2(c)、圖2(d)。

對平行于裂紋的縱向金相試樣進行分析，發(fā)現(xiàn)基體內非金屬夾雜物含量較高，A 類非金屬夾雜物為3.0 級，C 類非金屬夾雜物為2.0 級，基體組織為鐵素體+珠光體組織+少量粒狀貝氏體，晶粒度為10.5 級，金相檢測結果見表2、金相檢測圖片見圖3。

表2 金相檢測結果Table 2 Metallographic test results

圖3 正常部位金相檢測Figure 3 Metallographic test of normal position

3 結果討論及工藝控制

3.1 裂紋形成原因

金相分析發(fā)現(xiàn)，裂紋附近含有較高的非金屬夾雜物，A 類非金屬夾雜物為3.0 級，C 類非金屬夾雜物為2.0 級;腐蝕后發(fā)現(xiàn)，鋼板基體組織存在粒狀貝氏體和較嚴重的鐵素體偏析條帶，偏析組織分布在鋼板2/5厚度區(qū)域，裂紋沿偏析條帶開裂延伸。粒狀貝氏體的出現(xiàn)說明鋼板在珠光體轉變溫度以下降溫速度過快，裂紋沿鐵素體偏析條帶出現(xiàn)說明此裂紋為典型的偏析組織引發(fā)的鋼板開裂。

鋼板厚度2/5 處嚴重的硫化物聚集造成的偏析條帶組織，符合連鑄坯上填充硫化物的中間裂紋經(jīng)軋制形成的缺陷特點，因此推測此硫化物夾雜引起的鐵素體偏析條帶是由于連鑄坯上中間裂紋引起的。

3.2 改進措施

對于偏析組織的控制，可以借鑒帶狀組織控制措施，主要從連鑄和熱軋工藝進行預防和改善。連鑄工藝主要從擴大等軸晶，減少柱狀晶枝晶偏析的方向進行控制，熱軋主要從控制軋制溫度和軋后冷卻速度方面考慮［1］，同時控制夾雜物［2］，此類鋼卷在生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以避免出現(xiàn)裂紋。

針對此批存在偏析組織的鋼卷，可以通過高溫擴散退火+正火+回火的熱處理工藝，使鋼板中的偏析成分得到最大程度的均勻化［3］，從而消除可能出現(xiàn)的鋼板裂紋。

4 結論

(1)造成鋼板折彎開裂的主要原因是基體中存在的嚴重硫化物偏析引起的鐵素體偏析條帶組織，造成鋼板開裂的另一原因是基體中存在的大量非金屬夾雜物，尤其是硫化物。

(2)通過高溫擴散退火+正火+回火的熱處理工藝，可以最大程度地消除偏析組織對鋼板力學性能的影響，防止鋼板加工過程中的開裂現(xiàn)象。

［1］王凱，張貴杰，劉金明，周滿春.熱軋中厚板帶狀組織的成因及預防措施［J］，金屬世界，2009，S1.

［2］趙宗強.Q235A 熱軋帶鋼冷彎開裂原因分析［J］，中國冶金，2005，15(11)，37-39.

［3］劉云旭.低碳合金鋼中帶狀組織的成因、危害和消除［J］.金屬熱處理，2000，(12):1-2.