張景維

摘 要：Q345B鋼板，由于具備較強(qiáng)的焊接性能、力學(xué)性能、低溫沖擊韌性等特征，而在各類結(jié)構(gòu)部件有著大量的應(yīng)用。然而，由于受各方面因素的影響，Q345B鋼板發(fā)生彎曲開(kāi)裂，嚴(yán)重影響其性能和質(zhì)量?；诖?，本文就Q345B鋼板彎曲開(kāi)裂原因及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行深入地研究。

關(guān)鍵詞：Q345B鋼板;彎曲開(kāi)裂;原因;應(yīng)對(duì)

1 引言

Q345B鋼板有著強(qiáng)大的性能，在煤礦機(jī)械、大型機(jī)械、石油化工以及高層建筑等領(lǐng)域中有著廣泛運(yùn)用。為了能夠提升鋼板的利用效率、控制成本費(fèi)用，對(duì)鋼板進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化下料，可以將鋼板的利用效率提升至95%左右，然而對(duì)下料后的板材實(shí)施彎曲壓制成型的過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)生鋼板彎曲位置出現(xiàn)斷裂又或是裂紋的情況，導(dǎo)致構(gòu)件的批量報(bào)廢，造成構(gòu)件生產(chǎn)廠家發(fā)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 Q345B鋼板彎曲開(kāi)裂原因

2.1 宏觀形貌分析

對(duì)于開(kāi)裂部位處的縱向位置實(shí)施拋光，對(duì)其裂紋的形貌進(jìn)行觀察。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，此裂紋是由若干小裂紋與1個(gè)大面積的裂紋所構(gòu)成。大裂紋已延伸至外表面出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題的部位處。小裂紋在軋制方向上呈現(xiàn)為不連續(xù)的鏈狀分布，裂紋鏈形成于1/4板材厚度位置處。因?yàn)樵嚇邮窃趶澢瓿珊筮x擇的，所以試樣表面與裂紋鏈呈現(xiàn)為相互對(duì)稱的弧形。

2.2 金相分析

首先，在拋光情形下，通過(guò)萊卡顯微鏡來(lái)仔細(xì)觀察裂紋試樣中的夾雜物。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，在離裂紋較遠(yuǎn)的位置處，夾雜物比較少;在裂紋周圍，有著很多長(zhǎng)條狀的夾雜物。其次，再利用掃描電鏡針對(duì)裂紋周圍的夾雜物成分展開(kāi)定量分析，最終發(fā)現(xiàn)此夾雜物是A類夾雜（硫化物類）。最后，以4%的硝酸酒精溶液來(lái)腐蝕裂紋樣，在腐蝕結(jié)束后可以發(fā)現(xiàn)，基體組織是“珠光體+鐵素體”。此外，在裂紋位置處還發(fā)現(xiàn)了組織異常的偏析帶，其組織構(gòu)成為“鐵素體+貝氏體+馬氏體”。

2.3 原因分析

在煉鋼操作中，或許會(huì)有少許的耐火材料、爐渣、以及冶煉過(guò)程中的產(chǎn)物掉入到鋼液中。針對(duì)弧形連鑄機(jī)來(lái)說(shuō)，液相穴中的夾雜物上浮被內(nèi)弧側(cè)捕捉而無(wú)法上浮至結(jié)晶器的液面，通常會(huì)在距離內(nèi)弧外表鑄坯厚度1/4～1/5的位置處產(chǎn)生高度聚集的夾雜物。鋼中如果存在非金屬類的夾雜物，則會(huì)對(duì)鋼基體的連續(xù)性造成極大的影響，引起應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果Q345B鋼板受到切應(yīng)力又或是拉應(yīng)力的影響，沿著夾雜物存在的方向就極易發(fā)生破裂。在彎曲過(guò)程中，受拉形變側(cè)因?yàn)橛兄罅康牧蚧飱A雜，在夾雜物位置處形成應(yīng)力集中，最后導(dǎo)致裂紋。偏析，是鋼錠在凝固過(guò)程中的枝晶偏析經(jīng)由軋制而產(chǎn)生的，鋼液凝固過(guò)程中溶質(zhì)元素在樹(shù)枝晶臂間大量集聚，非金屬夾雜物、合金元素以及碳元素等缺陷均極易匯聚在此處。在進(jìn)行熱軋的時(shí)候，內(nèi)部柱狀晶區(qū)、表面等軸晶區(qū)都會(huì)被拉長(zhǎng);在冷卻過(guò)程中，各部位的溶質(zhì)元素濃度是有所差異的，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)部位的相變溫度完全不同，冷卻后此部位的組織同樣有所區(qū)別。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，偏析帶Mn、P、Si的含量與基體相比較高，冷卻以后產(chǎn)生了更高硬度的貝氏體以及馬氏體。在進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，較高硬度的貝氏體及馬氏體嚴(yán)重影響著金屬的塑性形變，導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象，極易引起裂紋，是造成裂紋的根本成因所在。

3 Q345B鋼板彎曲開(kāi)裂應(yīng)對(duì)措施

3.1 工藝處理措施

根據(jù)已確定的現(xiàn)場(chǎng)工藝和設(shè)計(jì)圖紙，在對(duì)設(shè)計(jì)裝配要求沒(méi)有任何影響的基礎(chǔ)上，可對(duì)現(xiàn)有工藝處理措施進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。第一，確保輪廓關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)不發(fā)生變化，只將折彎成型的“R”調(diào)大，盡可能降低其對(duì)于材料韌性及塑性的需求，在選擇R的過(guò)程中可根據(jù)以下關(guān)系進(jìn)行修改：（1）如果板厚（t）超過(guò)16 mm，則R應(yīng)大于等于1.5t;（2）如果板厚（t）小于等于16 mm，則R應(yīng)大于等于t。第二，若下料后鋼板有毛刺，需將毛刺清理干凈又或是對(duì)彎曲部分實(shí)施退火處理，以增強(qiáng)其塑性。第三，如果超出厚板彎曲極限而必須彎曲成小半徑時(shí)，則可采取附加反壓法。此方法主要是在自由彎曲模中，下模選擇強(qiáng)力頂料板，其可以在彎曲過(guò)程中對(duì)板的形變位置加大壓縮應(yīng)力，進(jìn)而能夠使得最小彎曲半徑明顯縮小，避免出現(xiàn)裂紋情況。第四，在折彎成型過(guò)程中，需將曲線由毛坯斷面向后移動(dòng)（2t+R），又或是將彎曲線與毛坯斷面保持平齊，同時(shí)還需制作出（1.5-2.0t+R）的空槽。此外，還應(yīng)沖出超過(guò)2-3倍板厚的槽，而后再?gòu)澢?又或是在前道工序內(nèi)開(kāi)出圓形孔，然而再完成沖裁——彎曲加工。

3.2 熱處理措施

針對(duì)已經(jīng)下好料的鋼板實(shí)施900℃正火處理，正火能夠均勻組織、細(xì)化晶粒，優(yōu)化鋼板的整體機(jī)械性能;除此以外，還可以在不影響鋼板強(qiáng)度的前提下，大大加強(qiáng)鋼板的韌性以及塑性。取壓彎成型過(guò)程中，在壓彎部位處存在裂紋的部件，制作成拉伸試樣，以900℃空冷正火處理后開(kāi)展拉伸試驗(yàn)，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鋼板的強(qiáng)度基本上沒(méi)有發(fā)生任何變化，然而伸長(zhǎng)率縱向和橫向都有較大的變化;相較于熱軋態(tài)，大約提高10%，同時(shí)縱向和橫向的伸長(zhǎng)率大致相似，所以通過(guò)熱處理后的鋼板韌性以及塑性有較大程度的加強(qiáng)，基本上可以達(dá)到彎曲成型的要求。針對(duì)已出現(xiàn)裂紋的零部件，實(shí)施900℃正火處理，在處理以后進(jìn)行壓彎成型，并沒(méi)有發(fā)生裂紋。

3.3 設(shè)備措施

在彎曲成型過(guò)程中，盡可能選擇使用下胎模可以調(diào)節(jié)且安裝有滾軸的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，嚴(yán)格控制胎模對(duì)于鋼板的摩擦系數(shù)。由此，在產(chǎn)品成型時(shí)，對(duì)于成型拉伸部分可以及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)料奠定基礎(chǔ)，防止出現(xiàn)成型拉裂的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

綜上所述，Q345B鋼板之所以會(huì)出現(xiàn)彎曲開(kāi)裂的現(xiàn)象，主要是由于受各式各樣因素的影響，不僅影響著Q345B鋼板的性能，而且對(duì)其質(zhì)量也有著極大的影響。對(duì)于此情況，應(yīng)當(dāng)從工藝處理、熱處理和設(shè)備三方面著手采取有效措施，避免Q345B鋼板發(fā)生彎曲開(kāi)裂的問(wèn)題，從而保障Q345B鋼板的性能。

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