氣割對金相組織的影響

李 蕾

（萊鋼集團(tuán)技術(shù)中心測試中心，山東 萊蕪 271104）

前言

Q690D是一種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，在近期送檢的Q690D鋼樣中，出現(xiàn)了部分試樣力學(xué)性能不合的情況。核查其工藝流程全部相同，試樣卻有合格有不合格的。我們將不合的試樣檢出，重點(diǎn)對其進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 化學(xué)成分

鋼板的化學(xué)成分見表1。

成分 C Si Mn P S Mo Cr V標(biāo)準(zhǔn)值 ≤0.20 0.16～0.5 0.6～1.6≤0.030≤0.025≤0.8≤1.0≤0.08 1# 0.18 0.32 1.12 0.023 0.017 0.56 0.76 0.05 2# 0.17 0.33 1.11 0.024 0.018 0.58 0.77 0.05 3# 0.18 0.32 1.13 0.022 0.017 0.56 0.76 0.05 4# 0.17 0.34 1.12 0.023 0.016 0.57 0.77 0.05 5# 0.16 0.33 1.12 0.024 0.017 0.56 0.76 0.05 6# 0.18 0.32 1.11 0.023 0.018 0.58 0.76 0.05 7# 0.17 0.33 1.12 0.022 0.017 0.56 0.75 0.05 8# 0.18 0.32 1.13 0.023 0.016 0.58 0.76 0.05實(shí)測值

由表1中可見，本次所取試樣化學(xué)成分全部在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

1.2 力學(xué)性能測試 結(jié)果見表2

Q690D（正火）指標(biāo) ReH/MPa Rm/MPa A/% -20℃AKV/J標(biāo)準(zhǔn) ≥650 760～930 ≥14 ≥47 1# 781 833 19 175 2# 776 842 22 181 3# 768 882 20 165 4# 790 860 21 169 5# 789 876 19 192 6# 785 857 24 167 7# 843 916 14 46 8# 851 925 13 44實(shí)測

1.3 金相檢驗(yàn)

由表2的力學(xué)性能檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，7#及8#樣品屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度偏高，沖擊功偏低，取這兩支試樣，由邊部切割1cm*1cm作為金相試樣。試樣經(jīng)鑲嵌后，磨制及拋光，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，由金相組織圖可以看出，試樣本身金相組織為鐵素體和珠光體，晶粒細(xì)小，約為10～ 12 級。試樣表面經(jīng)過氣割后組織發(fā)生了明顯的變化。試樣表面有明顯分區(qū)，表面為珠光體和鐵素體，晶粒度為9 級；過渡區(qū)為魏氏組織，厚度平均為200微米；向內(nèi)魏氏組織逐漸減少，內(nèi)部為試樣本身的正常組織。

2 結(jié)果分析與討論

氣割是利用氧-乙炔將割縫金屬加熱到能夠在氧氣流中燃燒的溫度（燃點(diǎn)），然后開放切割氧，使割縫金屬燃燒，氧化成熔渣，并從切口中吹掉，從而將金屬分離的過程。氣割設(shè)備簡單，操作靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)率高。低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼等都能順利地進(jìn)行氣割，因此氣割被廣泛地用于鋼板下料的切除。在金相檢驗(yàn)的取樣過程中，也不可避免的利用氣割來切取試樣。

在氣割的過程中，樣品受切割焰的高溫影響，表層熔融，快速冷卻的過程中形成粗細(xì)均勻的等軸晶，形成晶粒均勻的鐵素體和珠光體。

魏氏組織是指在實(shí)際生產(chǎn)中，含碳量小于0.6%或者大于1.2%的鋼在鑄造、熱軋、鍛造后空冷，焊縫或熱影響區(qū)空冷，或者當(dāng)加熱溫度過高，并以較適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s時(shí)，先共析鐵素體或先共析滲碳體從奧氏體晶界生長出來的近于平行的或者其他規(guī)則排列的針狀鐵素體或滲碳體加珠光體組織。他們分別稱為鐵素體魏氏組織和滲碳體魏氏組織。

魏氏組織形成過程中不光有先共析相的析出，而且有碳原子的擴(kuò)散，除了存在有粗大奧氏體外，還應(yīng)當(dāng)有先共析相單向形核長大的條件，在熔融區(qū)與魏氏組織的過渡區(qū)之間，有很明顯的脫碳和增碳區(qū)，滿足了魏氏組織形成的條件。

氣割過程中靠近熔融區(qū)的位置溫度過高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長大現(xiàn)象，在冷卻的的過程中，由于這部分區(qū)域在熔融區(qū)與內(nèi)部不受切割焰熱影響的區(qū)域之間，所以冷卻速度比較適中，這種條件下，奧氏體會(huì)形成一種特殊的組織，其組織特征為在一個(gè)粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會(huì)形成許多平行的鐵素體(滲碳體)針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種過熱組織就稱為鐵素體(滲碳體)魏氏組織。

不同級別的魏氏體會(huì)產(chǎn)生不同的性能，大多數(shù)情況下是有害的，魏氏組織不僅晶粒粗大，而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面，使金屬的韌性急劇下降。

3 結(jié)論

此次樣品力學(xué)性能不合的原因即在取樣過程中，試樣表面受到氣割的影響，金相組織發(fā)生了一定的變化，造成了部分區(qū)域的力學(xué)性能測試結(jié)果不合格。在理化檢驗(yàn)的取樣過程中，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求取樣，力學(xué)性能測試樣品要將氣割影響的表面徹底銑掉，才能保證測試結(jié)果不受影響，真實(shí)有效。