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        ER50-6盤條斷裂原因分析

        2018-10-26 08:04:26韓曉乾張翠坡崔光輝張政瑋
        金屬加工(熱加工) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:盤條脫碳鐵素體

        ■ 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(shí),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(chǎn)生原因,特委托河北永洋特鋼集團(tuán)有限公司檢化驗(yàn)中心進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

        1.宏觀觀察

        截取斷口樣品經(jīng)千分尺測量直徑為5.52mm,斷口一側(cè)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(cè)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(xué)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(jìn)行化學(xué)成分分析,檢測結(jié)果如附表所示。化學(xué)成分符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

        3.金相檢驗(yàn)

        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(jìn)行顯微觀察:拋光態(tài)整個(gè)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(jīng)4%(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精溶液浸蝕后,早期開裂斷口處一側(cè),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(jīng)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(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))檢測結(jié)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(jīng)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(cè)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(gè)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(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

        圖8 另一側(cè)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(gè)斷口,初始斷口缺陷是從盤條一側(cè)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(jīng)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(yán)重的全脫碳層,而稍微遠(yuǎn)離斷口處觀察盤條整個(gè)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(yīng)該在高溫下保持過一段時(shí)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(yīng)該為Fe2O3,但是由于樣品鑲嵌后在斷口處未發(fā)現(xiàn)其他異常可能在制樣過程中脫落。但經(jīng)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(jīng)過高溫環(huán)境處理后,冷卻也相對(duì)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(shí)外應(yīng)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(gè)橫截面時(shí),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(jié)語

        根據(jù)上述檢驗(yàn)結(jié)果分析,認(rèn)為斷裂是生產(chǎn)打包、存儲(chǔ)過程中,疑似現(xiàn)場工人在工作時(shí),無意識(shí)下在表面進(jìn)行過熔焊或氣割,導(dǎo)致初始缺陷的形成,隨后在使用時(shí),外應(yīng)力作用下最終在缺陷處斷裂。

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