ER50-6盤條斷裂原因分析

■ 韓曉乾，張翠坡，崔光輝，張政瑋

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某公司在盤條拆盤時，出現(xiàn)盤條斷裂現(xiàn)象。為防后期此類現(xiàn)象的再次發(fā)生，找出問題的產生原因，特委托河北永洋特鋼集團有限公司檢化驗中心進行檢驗分析。

1.宏觀觀察

截取斷口樣品經千分尺測量直徑為5.52mm，斷口一側顏色較深，斷面無金屬光澤，表面疑似“熔融”斷面。從表面延伸到試樣中心，中心部位顏色略微發(fā)紅，為早期開裂斷口，斷口另一側斷面發(fā)亮，呈金屬光澤，為后期開裂斷口。形貌如圖1所示，體視顯微鏡下觀察斷口形貌如圖2所示。

2.化學成分分析

圖1 斷口形貌

圖2 斷口形貌（10×）

在盤條斷口附近取樣進行化學成分分析，檢測結果如附表所示。化學成分符合產品標準技術要求。

3.金相檢驗

截取斷口，沿圖2黃色虛線將斷口試樣縱剖，鑲嵌、磨拋后在顯微鏡下進行顯微觀察：拋光態(tài)整個斷口縱截面處未發(fā)現(xiàn)異常，斷口形貌如圖3所示。

圖3 拋光態(tài)縱向斷口形貌（50×）

經4%（體積分數(shù)）硝酸酒精溶液浸蝕后，早期開裂斷口處一側，從試樣表面延伸到試樣中心斷口斷面有一層全脫碳層，全脫碳層處鐵素體晶粒較基體異常粗大，并且鐵素體未變形，經測量全脫碳層深度最深為110μm，形貌如圖4、圖5所示。

盤條斷口附近化學成分（質量分數(shù)）檢測結果 （%）

圖4 早期開裂縱向斷口形貌（50×）

圖5 早期開裂縱向斷口、全脫碳最深110μm（100×）

試樣中心發(fā)紅區(qū)域斷面有全脫碳層，此處鐵素體晶粒較基體異常粗大，且鐵素體未變形，經測量全脫碳層深度最深為180μm，形貌如圖6所示，并且中心處組織異常，出現(xiàn)粒狀貝氏體組織，形貌如圖7所示。

另一側后期開裂斷口處，試樣表面有全脫碳層，但是在試樣斷口斷面處無脫碳現(xiàn)象，組織形貌如圖8所示。

圖6 試樣中心發(fā)紅區(qū)域全脫碳層最深為180μm（50×）

圖7 試樣中心發(fā)紅區(qū)域異常組織形貌（200×）

在斷口附近取橫向試樣觀察試樣整個圓周表面，未發(fā)現(xiàn)有明顯的全脫碳現(xiàn)象，形貌如圖9所示。

4.分析

（1）化學成分檢驗結果符合產品標準技術要求。

圖8 另一側后期開裂斷口處組織形貌（100×）

圖9 斷口附近橫向表面組織形貌（100×）

（2）宏觀觀察斷口分為兩個斷口，初始斷口缺陷是從盤條一側延伸到盤條中心，剩余一半相連。觀察初始斷口，表面有呈“熔融”態(tài)，且表面未發(fā)現(xiàn)有異物存在。顯微觀察，初始斷口從盤條表面一直延伸到盤條中心區(qū)域有比較均勻且深度較深的全脫碳層存在，并且全脫碳層處的鐵素體晶粒粗大，未發(fā)現(xiàn)鐵素體組織變形，這說明初始斷口開裂后表面經過高溫處理過或在高溫環(huán)境下停留過，并且僅在斷口處盤條表面有較嚴重的全脫碳層，而稍微遠離斷口處觀察盤條整個橫截面均未發(fā)現(xiàn)全脫碳現(xiàn)象，可以證明僅在斷口缺陷處出現(xiàn)過高溫現(xiàn)象，并且應該在高溫下保持過一段時間，否則缺陷處的斷口及盤條表面不可能出現(xiàn)明顯的全脫碳現(xiàn)象。

在斷口中心有一處區(qū)域表面發(fā)紅應該為Fe2O3，但是由于樣品鑲嵌后在斷口處未發(fā)現(xiàn)其他異?？赡茉谥茦舆^程中脫落。但經過浸蝕后，此處顯微組織異常，表面有全脫碳層，且全脫碳層較深，隨后是貝氏體組織的出現(xiàn)，這表明此處在經過高溫環(huán)境處理后，冷卻也相對較快。

后期斷口斷面發(fā)亮，呈金屬光澤，斷口較新，顯微觀察斷口未見全脫碳現(xiàn)象，僅在盤條表面有全脫碳層的出現(xiàn)，這說明后期斷口是在盤條拆盤時外應力的作用下造成斷裂的。

（3）顯微觀察斷口處盤條表面有全脫碳層存在，但在其附近截取試樣觀察盤條整個橫截面時，并沒有發(fā)現(xiàn)全脫碳現(xiàn)象的存在，這說明僅在缺陷處存在高溫現(xiàn)象。

5.結語

根據上述檢驗結果分析，認為斷裂是生產打包、存儲過程中，疑似現(xiàn)場工人在工作時，無意識下在表面進行過熔焊或氣割，導致初始缺陷的形成，隨后在使用時，外應力作用下最終在缺陷處斷裂。