邵 帥

（河鋼股份有限公司承德分公司 河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼，主要用于鐵道、車輛、橋梁、塔架、光伏、高速工程等長期暴露在大氣中使用的鋼結(jié)構(gòu)。1780線已經(jīng)實現(xiàn)耐候鋼集裝箱板SPA-H的批量供貨，下游用戶主要用于制造集裝箱、鐵道車輛等結(jié)構(gòu)件。在近期生產(chǎn)過程中耐候鋼SPA-H出現(xiàn)批量邊裂缺陷，由于耐候鋼SPA-H其中Cu元素在晶間偏聚引起的銅脆現(xiàn)象易造成耐候鋼邊裂問題[1]，但在針對邊裂鋼卷取樣檢驗成分發(fā)現(xiàn)含有Ni元素，通過電鏡掃描未發(fā)現(xiàn)銅聚集問題，基本排除耐候鋼銅脆引起的邊裂問題。本批次出現(xiàn)的邊裂問題主要出現(xiàn)在傳動側(cè)，由于邊裂深度達(dá)到20mm以上，下游用戶無法采用切邊方式處理，造成鋼板無法正常使用，影響下游用戶的生產(chǎn)效率。為保證耐候鋼SPA-H的邊部質(zhì)量，特對于典型邊裂缺陷形貌及組織特征進(jìn)行分析，確定形成位置和生成原因。

1 表面檢查儀查驗

圖1 邊裂在表面檢查儀的顯示

通過表面檢查儀查看，如圖1所示，清晰可見帶鋼邊部存在邊裂缺陷，由于表面檢查儀位于卷取機(jī)前，因此基本排除卷取機(jī)造成的邊裂缺陷。

2 邊裂缺陷理化檢驗

2.1 宏觀形貌

具有邊裂缺陷的鋼卷熱軋生產(chǎn)工藝流程如下：連鑄帶鋼加熱-粗軋-精軋-卷取。發(fā)生邊裂缺陷的熱軋板宏觀缺陷形貌見圖2。在熱軋板縱向板邊端部明顯可見缺肉和撕裂缺陷。裂紋最大深度20mm。

圖2 邊裂形貌

2.2 金相觀察分析

2.2.1 缺陷檢驗分析

熱軋鋼板邊部邊裂位置和基體位置截取金相試樣，經(jīng)過磨制拋光后，置于蔡司200MAT光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察。用4%硝酸酒精溶液腐蝕后觀察，發(fā)現(xiàn)鋼板基體顯微組織為鐵素體和珠光體，其中邊部邊裂位置明顯可見帶狀組織。鋼板基體顯微組織形貌見圖3、圖4所示。

圖3 鋼板邊部邊裂位置顯微組織形貌

圖4 鋼板基體位置顯微組織形貌

邊裂位置（僅約10mm范圍）金相組織為F+P，P約占10%，F(xiàn)晶粒度約13級，帶狀組織約1.5級。鋼板心部未邊裂位置金相組織為F+P，P約占10%，F(xiàn)晶粒度約11級。通過對比可見，兩個部位組織差異巨大，晶粒尺寸相差一倍。

2.2.2 裂紋分析（橫截面觀察）

板厚邊部位置發(fā)現(xiàn)細(xì)長的裂紋，放大觀察，可見裂紋末端的氧化狀態(tài)。裂紋自表面凹坑處向里擴(kuò)展。橫向開口處裂紋形貌如圖5所示。試樣縱向邊部有多條裂紋向內(nèi)部延伸，如圖6所示，周圍無異常夾雜，裂紋周圍也未見明顯脫碳現(xiàn)象。腐蝕后可見顯微組織呈流變狀態(tài)，縱向邊部缺陷處裂紋形貌如圖7、8所示[2]。缺陷處的裂紋形態(tài)表明，鋼板軋制過程中存在外力撕裂現(xiàn)象。

圖5 裂紋全貌（20×）

圖6 裂紋全貌（100×）

圖7 裂紋細(xì)節(jié)之一（800×）

圖8 裂紋細(xì)節(jié)之二（800×）

2.2.3 硬度分析

針對邊裂位置取樣分析，采用布氏硬度檢驗其強(qiáng)度，布氏硬度采用的壓頭為淬硬鋼球，布氏硬度的符號為HBS。圖2右側(cè)鋼板分出三小條鋼板，取樣位置分別為存在邊裂的鋼板邊部位置、遠(yuǎn)離邊裂的鋼板寬度方向中間位置。取樣大小為80mm×400mm、60mm×150mm、60mm×150mm的 長 方 形 鋼板，取樣代碼命名為試樣1、試樣2、試樣3，具體如圖9所示。

圖9 邊裂位置取樣鋼板

針對試樣1的邊部位置進(jìn)行布氏硬度測量，具體數(shù)值見表1所示，依據(jù)GB/T 1172“黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值”標(biāo)準(zhǔn)[3]中布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系對應(yīng)得出此位置的抗拉強(qiáng)度。

表1 布氏硬度及對應(yīng)強(qiáng)度

針對試樣1中寬度方向靠近中心位置、試樣2、試樣3進(jìn)行布氏硬度測量，具體數(shù)值見表2所示，同樣換算出此位置的抗拉強(qiáng)度。

表2 布氏硬度及對應(yīng)強(qiáng)度

試樣1邊裂位置邊部布氏硬度平均值169HBS、抗拉強(qiáng)度平均值592N/mm2，試樣1未邊裂位置邊部布氏硬度平均值147HBS、抗拉強(qiáng)度平均值523N/mm2。試樣2、試樣3未邊裂位置邊部布氏硬度平均值144HBS、抗拉強(qiáng)度平均值522 N/mm2。通過對比試樣1、試樣2、試樣3布氏硬度值和對應(yīng)的抗拉強(qiáng)度值發(fā)現(xiàn)，邊裂位置布氏硬度與未邊裂位置布氏硬度最大相差35HBS，抗拉強(qiáng)度最大相差89N/mm2?；究梢源_認(rèn)造成耐候鋼邊裂位置存在邊部急劇冷卻情況。

3 邊裂原因確定

通過組織和硬度分析發(fā)現(xiàn)邊裂位置存在急劇冷卻現(xiàn)象。而邊部急劇冷卻顯然是由于局部漏水嚴(yán)重造成的。通過跟蹤發(fā)現(xiàn)在精軋軋制時帶鋼邊部出現(xiàn)黑印，由于一開始分析為氧化鐵皮，所以未查找到造成邊裂的真實原因。通過關(guān)閉精軋防落水和表面冷卻水，耐候鋼邊部黑印消失，邊裂問題也隨之解決。

4 結(jié)論

針對邊裂試樣采用成分分析排除因銅脆造成的邊裂。通過表面檢查儀清晰可見帶鋼邊部存在邊裂缺陷，排除卷取機(jī)造成的邊裂缺陷。對邊裂位置取樣進(jìn)行分析，采用布氏硬度檢驗其強(qiáng)度，邊裂位置帶狀組織明顯，晶粒尺寸相差一倍，硬度與基體相差35HBS，按照“黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值”標(biāo)準(zhǔn)對比，抗拉強(qiáng)度相差89N/mm2。由此可確定耐候鋼邊裂形成的主要原因是精軋局部漏水嚴(yán)重造成邊部急劇冷卻致使帶鋼變硬變脆隨后與精軋導(dǎo)板接觸后形成刮蹭而出現(xiàn)的邊部豁口。