田利生

(石鋼京誠裝備技術(shù)有限公司檢測中心，遼寧115005)

1 背景分析

連鑄矩形坯900A，規(guī)格為380 mm×200 mm，近期批量生產(chǎn)中出現(xiàn)中間裂紋，且級別較重，嚴重影響產(chǎn)品后續(xù)軋制質(zhì)量，為了查找中間裂紋的產(chǎn)生原因，對存在中間裂紋連鑄坯試樣進行了系統(tǒng)分析，確定了連鑄坯出現(xiàn)中間裂紋的主要原因，為后續(xù)生產(chǎn)工藝的改進提供了理論依據(jù)。

2 試驗結(jié)果

2.1 化學(xué)成分分析

2.2 低倍觀察

將規(guī)格380 mm×200 mm矩形坯加工成滿足低倍酸浸檢驗粗糙度，按GBT 226—2015《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》進行腐蝕，按YBT 153—2016《優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼連鑄坯低倍組織缺陷評級圖》進行評定，低倍檢驗中間裂紋超出標準要求，評定結(jié)果見表2。

表1 化學(xué)成分測試結(jié)果(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 Test results of chemical compositions(mass fraction, %)

2.3 高倍觀察

根據(jù)低倍發(fā)現(xiàn)的中間裂紋，取樣進行金相觀察，發(fā)現(xiàn)裂紋開裂延伸處附近存在大量不規(guī)則硫化物類夾雜物，具體形貌見圖1。

將以上試樣腐蝕后在裂紋延伸處發(fā)現(xiàn)大量硫化物伴隨萊氏體磷共晶組織，具體形貌見圖2。

表2 低倍評級結(jié)果Table 2 Rating results by macroscopic view

圖1 夾雜物形貌Figure 1 Inclusion morphology

圖2 試樣腐蝕后裂紋延伸處出現(xiàn)萊氏體磷共晶形貌Figure 2 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared after corroding the specimen

圖3 新斷面出現(xiàn)萊氏體磷共晶形貌Figure 3 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared on a new fracture surface

圖4 沙灘狀形貌Figure 4 Beach shaped morphology

2.4 斷口觀察

在存在中間裂紋的試樣取斷口試樣，沿其開裂處制備新斷面，發(fā)現(xiàn)與高倍形狀一致的非金屬夾雜物，同時觀察到新斷面存在與高倍腐蝕后出現(xiàn)的萊氏體磷共晶特征一致的立體形貌，同時出現(xiàn)沙灘狀形貌，具體形貌見圖3和圖4。

3 分析與討論

(1)鑄坯中間由于C、Mn、P、S的偏析造成檢驗出現(xiàn)的磷共晶現(xiàn)象，而磷共晶是以連續(xù)網(wǎng)狀分布于晶界，而此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在晶界，增加其脆性，降低其韌性，故在正常拉應(yīng)力作用下極易在此處被拉開而形成文章所述的中間裂紋。

(2)鋼中偏析元素含量越高，偏析度也相應(yīng)

增高，P是裂紋敏感性元素，P含量增加將顯著增加P在枝晶間的富集，枝晶間的偏析增加，容易產(chǎn)生裂紋，S易形成低熔點FeS，分布在晶界，引起晶界脆性，成為裂紋擴展的路徑。

(3)中間裂紋產(chǎn)生原因較多，主要存在以下原因：連鑄坯凝固過程中，一方面，凝固前沿的柱狀晶由于S、P元素的偏析而形成低熔點的液相薄膜，使凝固前沿抵抗拉應(yīng)力的能力大大減弱；另一方面，鑄坯運行過程中，凝固前沿受到各種拉應(yīng)力的作用，當(dāng)作用在凝固前沿的拉應(yīng)力超過一定的臨界值時，凝固前沿就沿柱狀晶開裂，形成中間裂紋。

4 結(jié)論

連鑄矩形坯出現(xiàn)批量中間裂紋情況，經(jīng)分析可知：造成批量出現(xiàn)中間裂紋的原因是由于磷共晶的存在導(dǎo)致其抗拉能力降低，凝固前沿沿著以網(wǎng)狀分布于晶界的磷共晶處開裂，而表現(xiàn)為中間裂紋。因此建議改善鋼中偏析才是解決此問題的關(guān)鍵所在。