Q345钢板拉伸断口分层原因分析

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1、万方数据Q345钢板拉伸断f1分层原闳分析Q345钢板拉伸断口分层原因分析田庆荣刘莹王雅英(天津钢铁集团有限公司技术中心，天津300301)[摘要】针对Q345钢板在拉伸试验中出现断口分层的现象，利用金相分析技术，对拉伸试样断13形貌、夹杂物和显微组织进行了分析。通过分析认为，连铸坯中心偏析造成的板厚中心区域存在硫化物夹杂、贝氏体偏析带组织及心部裂纹，是导致钢板拉伸试样断13分层，延伸率不合格的主要原因。关键词断口分层中心偏析夹杂物带状贝氏体分析1前言Q345作为一种最常用低合金结构钢，力学性能是其最主要的技术指标。近阶段我厂生产的中厚规格的Q345钢板在E1常

2、力学性能检验中，由于拉伸试样断口分层导致的延伸率指标不合格的现象十分突出，既影响了企业的经济效益，又加重了生产负担。为此本文通过对延伸率不合格的试样进行系统的分析和研究，以期找出影响延伸率原因，提高Q345钢的合格率。2宏观分析试样来源于延伸率不合格的Q345B、Q345E钢板。通过观察延伸率不合格的托伸试样断13，发现其宏观断口形貌有明显的层状断裂特征，白亮色的和灰色交替出现，使试样厚度中心位置上呈现多层结构，如图1(a)，断口分层部位一般位于板厚中心。有的拉伸试样侧面还有小拉伸裂口出现，如图l(b)。(b)图1拉伸试样宏观断口形貌3微观分析在拉伸试样断口部位

3、和未经拉伸部位上截取纵向金相试样。3．1非金属夹杂物夹杂物按照GBfrl0561—2005进行评级，结果见表1。表1非金属夹杂物从检测结果上看，无论是Q345B还是Q345E夹杂物都以条状硫化物类夹杂为主，含量级别较高，见图2(a)，分布范围主要集中在板厚中心区域，伊试样硅酸盐类夹杂超标准，如图2(b)。(b)6。试样硅酸盐100X图2夹杂物形态万方数据2009年第4期天舜?幺分3．2金相组织将纵向试样用4％的硝酸酒精侵蚀，结果显示基体组织为F+P，在板厚心部出现条带状贝氏体组织数量3至7条不等，宽度最小值为20um，最大值为500um，长度均超过1mm，有的甚

4、至长达9mm。在变形区域和未变形区域的显微组织观测中，均发现贝氏体组织中存在微裂纹，微裂纹扩展方向与轧制面平行，其两侧伴有浅灰色的MnS夹杂存在，说明在板厚中心处存有缺陷。见图3。3．3显微硬度对贝氏体组织和周围的基体组织进行显微硬度测定，贝氏体组织HV0．01：348。383；基体铁素体HV0．01：186；基体珠光体HV0．01：220。247。3．4能谱分析利用X射线能谱仪对3*试样的组织和裂纹中的夹杂物进行分析，结果表明．夹杂物以硫化锰为主，裂纹中聚集分布着金属铌和钛，见图4。㈣图43·试样能谱分析3．5原位分析利用OPA一100金属原位分析系统对3-试

5、样的中心区域做原为分析，并与基体成分作对比，分析结果见表2。表2元素标准值中心区域成分基体成分平均含量与基体平均含量(CO)／％，％成分之差，％4分析与讨论以上检测结果表明，拉伸试样断口分层与夹杂物的形态和中心区带状贝氏体组织有相当的关系。4．1从非金属夹杂物检测结果可以看出，钢中存在的夹杂物以沿轧向分布的细条状MnS夹杂为主，其次是硅酸盐类。这种形态的夹杂物对钢的性能危害最大，尤其对钢板横向塑性的影响更为显著川。夹杂物往往被视为显微裂纹的发源地，主要是比较容易变形的金属在难以变形的夹杂物周围塑性流动时，产生很大的张力使金属和夹杂物界面的链接断裂形成空隙闭。在横

6、向拉伸过程中，条带状夹杂物的长轴与拉伸方向垂直，而且夹杂物与钢基体结合力很弱，承受变形时易与基体脱开，在其端部与相毗邻的金属基体形成微万方数据Q345钢板拉伸断口分层原因分析裂纹。同一平面条带状夹杂物数量越多，微裂纹越容易连接呈裂纹，裂纹一旦形成，就可凭借其尖端所聚集的弹性能高速扩展，使夹杂物间的基体在断裂时吸收较小的变形功，呈现脆性断裂。因此钢板拉伸试样断口出现分层现象与钢中夹杂物形态和含量有者密切关系。4．2表2中的数据表明，在板厚中心区存在着很严重的成分偏析现象，碳、锰平均含量分别达到了0．583％和2．038％，高出基体成分许多。由于板厚中心区域碳、锰元

7、素含量猛增，使该区域CCT曲线右移，增大了过冷奥氏体的稳定性，在轧制后的冷却过程中形成贝氏体组织。分析图3金相组织，贝氏体组织在转变过程中由于硬度和体积变化不同于周围的基体组织，使钢板的内部产生组织应力。在轧后较快冷却过程中，钢板表层和中心冷却速度不同，其内部又容易产生热应力。在组织应力、热应力以及硫化物夹杂共同作用下，导致钢板内部裂纹形成，裂纹沿贝氏体带扩展并与轧制方向平行。4．3从显微硬度测定结果上看，贝氏体组织相对于周围基体组织硬度高，在变形过程中，塑性差的贝氏体组织将阻碍铁素体区的变形，很容易在贝氏体偏析带中形成应力集中而产生裂纹。另外，贝氏体组织还使材

8、料脆陛增加。此次试验所观