410S熱軋鋼帶分切開裂原因分析

摘 要 410S熱軋鋼帶在分切過程中出現開裂現象，對開裂試樣進行宏觀分析、化學成分分析、金相分析、掃描電鏡能譜分析，通過綜合分析確定導致分切開裂的原因是連鑄坯存在原始裂紋，熱軋過程中部分裂紋未充分焊合，鋼帶在分切的過程中受力致使裂紋沿未焊合部位擴展引起脆性開裂。

關鍵詞 開裂；410S熱軋鋼帶；分切

用戶購買規格為4.0×1520mm的 410S熱軋鋼帶黑皮卷，分切成三條后進行冷軋，在分切時局部出現分層開裂的現象，對分層開裂的試樣進行分析，查找開裂的主要原因。

1.試驗方法

對所取的中間分層開裂試樣進行宏觀檢測；用SPECTROLAB M10型光電直讀光譜儀檢測試樣的化學成分，并用N、O氣體分析儀進行N、O氣體分析；在試樣開裂分層部位截取金相樣，在GX51金相顯微鏡上進行金相檢測；分層開裂的斷口試樣在XL-30掃描電子顯微鏡上進行電鏡能譜分析。

2.試驗結果

2.1 宏觀檢測

如圖1是410S熱軋鋼帶開裂試樣的宏觀形貌，試樣上裂紋深度約為10mm，斷續開裂，總長度約為450mm，裂紋從鋼板厚度方向的中間位置開裂。

Figure.1 Morphology of the racture

2.2 化學成分分析

對開裂試樣進行化學成分分析，分析結果見表1。從表1可知開裂試樣的化學成分冶煉控制較好，材料的化學成分是合格的。

2.3 金相分析

對開裂試樣進行金相檢測，開裂部位的裂紋附近基體上未發現較嚴重的非金屬夾雜物，經評定夾雜物主要是C類0.5級， D類和DS類均為1.0級。試樣經氯化鐵鹽酸水溶液腐蝕后觀察，試樣基體組織為未充分再結晶的條狀鐵素體和碳化物，裂紋兩邊組織均勻無異常，部分熱軋流線隨裂紋扭轉，如圖2所示。

2.4 電鏡能譜分析

掃描電鏡下觀察開裂試樣的斷口，斷口上主要分為兩部分：斷續的脆性解理區和非斷口特征區，其中非斷口特征區占整個斷口表面的絕大部分，如圖3所示；分別在脆性解理區和非斷口特征區表面進行能譜分析，基體上均是正常的化學成分，如圖4和表2所示。

Figure.3 Stratified sample surface SEM morphology of fracture

Figure. 4 cleavage fracture zones and non-energy spectrum characteristics of areas

3.討論

從化學成分的對比中可見，開裂試樣的化學成分冶煉控制較好，材料的化學成分是合格的。

經過金相檢測發現，裂紋附近基體上未發現較嚴重的非金屬夾雜物，夾雜物級別，C類0.5級， D類和DS類均為1.0級，說明鋼帶開裂分層與非金屬夾雜物無關。腐蝕后觀察試樣基體組織正常，裂紋兩邊組織均勻、無異常，說明熱軋板材料是均質的。

通過掃描電鏡觀察，開裂試樣的斷口上主要分為兩部分：斷續的脆性解理區和非斷口特征區。分別在脆性解理區和非斷口特征區表面進行能譜分析，基體上也均是正常的化學成分，充分證明開裂與非金屬夾雜物無關。斷口上非斷口特征區有壓合的痕跡，未見有斷口的特征，是原來熱軋板上的裂紋未焊合區，占整個斷口表面的絕大部分；脆性解理區為斷續的焊合區，占整個斷口表面的小部分，因此根據斷裂理論，只需要不太大的應力就可以引起斷續焊合的脆性解理區開裂，導致裂紋的擴展，同時由于部分材料變形引起熱軋流線的扭轉。

熱軋時鋼帶主要受上下軋輥的壓力，由于材料是均質的，鋼帶內所受的應力不會突變，從而超過材料的斷裂強度以致裂紋的產生。綜合分析，可以推斷出熱軋鋼帶分切開裂是由于連鑄坯中心裂紋熱軋時未充分焊合，導致熱軋板在剪切的過程中受力使裂紋寬度增加，斷續焊合的部位脆斷引起的。

4.結論

410S熱軋鋼帶分切開裂是由于連鑄坯中心裂紋熱軋時未充分焊合，導致熱軋板在剪切的過程中受力使裂紋沿未焊合區域擴展，引起分切開裂。