陳尹澤,王立群,溫斌,李 娜

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,河南安陽(yáng) 455004)

Q345B鋼板折彎開(kāi)裂原因分析及改進(jìn)措施

陳尹澤,王立群,溫斌,李 娜

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,河南安陽(yáng) 455004)

針對(duì)Q345B鋼卷板開(kāi)平后在折彎過(guò)程中出現(xiàn)的開(kāi)裂現(xiàn)象,對(duì)缺陷部位材料進(jìn)行了金相、化學(xué)成分和力學(xué)性能的對(duì)比分析。分析認(rèn)為MnS夾雜及帶狀組織是產(chǎn)生開(kāi)裂的直接原因,通過(guò)優(yōu)化成分,改進(jìn)工藝,改善其性能指標(biāo),取得了良好效果。

Q345B鋼;開(kāi)裂;原因分析;措施

1 引言

Q345B鋼板在汽車、建筑、工程機(jī)械等行業(yè)廣泛應(yīng)用,此鋼種性能穩(wěn)定,但用戶在實(shí)際使用過(guò)程中,經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。隨著市場(chǎng)形勢(shì)的嚴(yán)峻, Q345B卷板產(chǎn)量的提高,用戶對(duì)其加工性能提出更高的要求。因此,分析并防止Q345B卷板加工開(kāi)裂,有利于穩(wěn)固與客戶的合作關(guān)系,有利于提升鋼廠質(zhì)量形象和效益。2016年初,陸續(xù)接到幾起Q345B卷板加工開(kāi)裂質(zhì)量異議,規(guī)格集中在8～12 mm,技術(shù)人員從冷彎開(kāi)裂處取樣,從化學(xué)成分、氣體含量檢測(cè)、強(qiáng)度性能、彎曲性能、冷彎裂紋處金相組織等方面分析研究,找到產(chǎn)生缺陷的原因,并采取相應(yīng)的措施予以解決。

2 質(zhì)量問(wèn)題分析

2.1 劃痕處開(kāi)裂

部分開(kāi)裂樣品表面有肉眼可見(jiàn)的縱向劃痕,開(kāi)裂位于劃痕一側(cè)的彎折處,沿劃痕開(kāi)裂并與軋制方向平行。無(wú)劃痕處彎折試樣表面沒(méi)有開(kāi)裂,劃傷溝痕中有金屬光澤,裂口呈灰色,無(wú)金屬光澤,見(jiàn)圖1。

圖1 沿劃痕處開(kāi)裂

2.2 毛刺開(kāi)裂

部分開(kāi)裂樣品在R角部毛刺處出現(xiàn)裂紋,開(kāi)裂部位在鋼板的兩端,且上剪口部位折彎沒(méi)有開(kāi)裂,下剪口部位折彎后開(kāi)裂,表明下剪口毛刺引起的應(yīng)力集中是R角部開(kāi)裂的主要原因。毛刺修磨后折彎,不再發(fā)生加工開(kāi)裂,見(jiàn)圖2。

圖2 R角毛刺處開(kāi)裂

2.3 成分及性能

從開(kāi)裂處附近取樣進(jìn)行成分和性能檢驗(yàn),其化學(xué)成分見(jiàn)表1,其力學(xué)性能見(jiàn)表2。

表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

表2 力學(xué)性能

從表1可知化學(xué)成分符合國(guó)標(biāo),但是P、S元素含量偏上限。從表2可知,力學(xué)性能符合國(guó)標(biāo),屈服強(qiáng)度458 MPa,比標(biāo)準(zhǔn)高113 MPa,抗拉強(qiáng)度581 MPa,比標(biāo)準(zhǔn)比高111 MPa,延伸率23.5%,抗拉強(qiáng)度偏上限,冷彎d=2a合格。

2.4 金相組織

從冷彎裂紋處取樣,做金相分析,見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出,邊部組織為鐵素體與珠光體,晶粒度9級(jí),開(kāi)裂處組織為鐵素體與珠光體,鐵素體和珠光體呈帶狀分布,裂紋擴(kuò)展附近有大量MnS夾雜,試樣硫化物夾雜含量偏高。

圖3 金相組織

3 加工開(kāi)裂原因分析

化學(xué)成分、力學(xué)性能、彎曲性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,金相組織除存在嚴(yán)重的MnS夾雜和帶狀偏析外其它均正常。

部分鋼板由于彎折前板面上存在劃痕,導(dǎo)致板材的韌性、塑性降低及脆性增加、缺口敏感性增強(qiáng)。彎折時(shí)在劃痕處產(chǎn)生應(yīng)力集中,在彎曲應(yīng)力的作用下形成裂紋源并擴(kuò)展,最終開(kāi)裂。從劃痕的溝痕中有金屬光澤來(lái)看,為低溫劃痕。用戶現(xiàn)場(chǎng)查看,開(kāi)平后鋼板表面未發(fā)現(xiàn)劃傷,劃傷可能是在試樣加工過(guò)程中產(chǎn)生的。

鋼板中存在帶狀偏析和硫化物夾雜,會(huì)降低鋼的機(jī)械性能,特別是降低塑性、韌性及疲勞極限。金相組織顯示裂紋擴(kuò)展附近有大量MnS夾雜,在彎折過(guò)程中,夾雜物受應(yīng)力作用而破碎產(chǎn)生空隙,破壞金屬基體的連續(xù)性,造成冷加工開(kāi)裂。帶狀偏析[1]形成的主要原因是凝固時(shí)溶質(zhì)元素在樹(shù)枝晶之間富集偏聚,熱軋時(shí)表面等軸晶區(qū)和內(nèi)部柱狀晶區(qū)被拉長(zhǎng)成帶狀,當(dāng)軋后冷卻速度不夠快時(shí),各區(qū)域溶質(zhì)元素濃度不同使得相應(yīng)區(qū)域相變溫度不同造成帶狀偏析,帶狀組織明顯的鋼在冷彎時(shí),珠光體帶與鐵素體帶之間的界面上及珠光體的內(nèi)部也會(huì)存在顯微裂紋,這些都促進(jìn)了鋼板內(nèi)微裂紋的形成,這樣在彎曲的過(guò)程中一旦有裂紋形成會(huì)迅速得以擴(kuò)展。而試樣成分中S含量偏高,是夾雜物聚集的主要原因。

相關(guān)文獻(xiàn)[2]研究表明:隨著鋼板抗拉強(qiáng)度的增加,其延伸率呈降低趨勢(shì)。試樣的抗拉強(qiáng)度偏中上限,斷后延伸率偏下限,延伸率低,鋼板塑性變形能力差,折彎時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。

4 改進(jìn)措施

(1)降低Q345B中C、Mn含量,優(yōu)化軋制工藝,適當(dāng)降低鋼的抗拉強(qiáng)度,提高鋼的斷后延伸率和塑性變形能力。

(2)嚴(yán)格冶煉工藝操作,盡可能減少鋼中的非金屬夾雜物,提高鋼材的韌性、塑性。

(3)控制板卷平整、加工過(guò)程質(zhì)量,避免表面劃傷。

[1] 孫賢文,柏明卓,柳得擼,等.低碳錳鋼的帶狀組織及其對(duì)鋼板冷彎性能的影響[J].電子顯微學(xué)報(bào),2004,23 (4):447.

[2] 陳傳磊.Q345B鋼板冷彎開(kāi)裂原因分析及對(duì)策[J].甘肅冶金,2014,36(2):38-40.

Reason Analysis and Improvement Measures of Cold Bending Cracking for Q345B Steel

CHEN Yinze,WANG liqun,WEN Bin,LI Na

(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Anyang 455004,Henan,China)

The fractures occurred in the process of the cold bending on the Q345B plates.The reason has been investigated by the microstructure,chemical composition and mechanical property of defect material.The results indicated that manganese sulfide inclusions and banded structure appeared at slab.It was believed that the fracture of Q345B was mainly caused by the sulfide inclusions and the microstructure segregation.its performance index is improved through the optimization of component content,and achieves good result.

Q345B steel,cracking,component,measures

TG142.1

A

1001-5108(2017)02-0020-03

陳尹澤,工程師,主要從事卷板、中厚板開(kāi)發(fā)工作。