Q345B鋼板折彎開裂原因分析及改進措施

陳尹澤,王立群,溫斌,李 娜

(安陽鋼鐵集團有限責任公司,河南安陽 455004)

Q345B鋼板折彎開裂原因分析及改進措施

陳尹澤,王立群,溫斌,李 娜

(安陽鋼鐵集團有限責任公司,河南安陽 455004)

針對Q345B鋼卷板開平后在折彎過程中出現的開裂現象,對缺陷部位材料進行了金相、化學成分和力學性能的對比分析。分析認為MnS夾雜及帶狀組織是產生開裂的直接原因,通過優化成分,改進工藝,改善其性能指標,取得了良好效果。

Q345B鋼;開裂;原因分析;措施

1 引言

Q345B鋼板在汽車、建筑、工程機械等行業廣泛應用,此鋼種性能穩定,但用戶在實際使用過程中,經常出現開裂現象。隨著市場形勢的嚴峻, Q345B卷板產量的提高,用戶對其加工性能提出更高的要求。因此,分析并防止Q345B卷板加工開裂,有利于穩固與客戶的合作關系,有利于提升鋼廠質量形象和效益。2016年初,陸續接到幾起Q345B卷板加工開裂質量異議,規格集中在8～12 mm,技術人員從冷彎開裂處取樣,從化學成分、氣體含量檢測、強度性能、彎曲性能、冷彎裂紋處金相組織等方面分析研究,找到產生缺陷的原因,并采取相應的措施予以解決。

2 質量問題分析

2.1 劃痕處開裂

部分開裂樣品表面有肉眼可見的縱向劃痕,開裂位于劃痕一側的彎折處,沿劃痕開裂并與軋制方向平行。無劃痕處彎折試樣表面沒有開裂,劃傷溝痕中有金屬光澤,裂口呈灰色,無金屬光澤,見圖1。

圖1 沿劃痕處開裂

2.2 毛刺開裂

部分開裂樣品在R角部毛刺處出現裂紋,開裂部位在鋼板的兩端,且上剪口部位折彎沒有開裂,下剪口部位折彎后開裂,表明下剪口毛刺引起的應力集中是R角部開裂的主要原因。毛刺修磨后折彎,不再發生加工開裂,見圖2。

圖2 R角毛刺處開裂

2.3 成分及性能

從開裂處附近取樣進行成分和性能檢驗,其化學成分見表1,其力學性能見表2。

表1 化學成分(質量分數,%)

表2 力學性能

從表1可知化學成分符合國標,但是P、S元素含量偏上限。從表2可知,力學性能符合國標,屈服強度458 MPa,比標準高113 MPa,抗拉強度581 MPa,比標準比高111 MPa,延伸率23.5%,抗拉強度偏上限,冷彎d=2a合格。

2.4 金相組織

從冷彎裂紋處取樣,做金相分析,見圖3。

從圖3可以看出,邊部組織為鐵素體與珠光體,晶粒度9級,開裂處組織為鐵素體與珠光體,鐵素體和珠光體呈帶狀分布,裂紋擴展附近有大量MnS夾雜,試樣硫化物夾雜含量偏高。

圖3 金相組織

3 加工開裂原因分析

化學成分、力學性能、彎曲性能均滿足標準要求,金相組織除存在嚴重的MnS夾雜和帶狀偏析外其它均正常。

部分鋼板由于彎折前板面上存在劃痕,導致板材的韌性、塑性降低及脆性增加、缺口敏感性增強。彎折時在劃痕處產生應力集中,在彎曲應力的作用下形成裂紋源并擴展,最終開裂。從劃痕的溝痕中有金屬光澤來看,為低溫劃痕。用戶現場查看,開平后鋼板表面未發現劃傷,劃傷可能是在試樣加工過程中產生的。

鋼板中存在帶狀偏析和硫化物夾雜,會降低鋼的機械性能,特別是降低塑性、韌性及疲勞極限。金相組織顯示裂紋擴展附近有大量MnS夾雜,在彎折過程中,夾雜物受應力作用而破碎產生空隙,破壞金屬基體的連續性,造成冷加工開裂。帶狀偏析[1]形成的主要原因是凝固時溶質元素在樹枝晶之間富集偏聚,熱軋時表面等軸晶區和內部柱狀晶區被拉長成帶狀,當軋后冷卻速度不夠快時,各區域溶質元素濃度不同使得相應區域相變溫度不同造成帶狀偏析,帶狀組織明顯的鋼在冷彎時,珠光體帶與鐵素體帶之間的界面上及珠光體的內部也會存在顯微裂紋,這些都促進了鋼板內微裂紋的形成,這樣在彎曲的過程中一旦有裂紋形成會迅速得以擴展。而試樣成分中S含量偏高,是夾雜物聚集的主要原因。

相關文獻[2]研究表明:隨著鋼板抗拉強度的增加,其延伸率呈降低趨勢。試樣的抗拉強度偏中上限,斷后延伸率偏下限,延伸率低,鋼板塑性變形能力差,折彎時容易產生裂紋。

4 改進措施

(1)降低Q345B中C、Mn含量,優化軋制工藝,適當降低鋼的抗拉強度,提高鋼的斷后延伸率和塑性變形能力。

(2)嚴格冶煉工藝操作,盡可能減少鋼中的非金屬夾雜物,提高鋼材的韌性、塑性。

(3)控制板卷平整、加工過程質量,避免表面劃傷。

[1] 孫賢文,柏明卓,柳得擼,等.低碳錳鋼的帶狀組織及其對鋼板冷彎性能的影響[J].電子顯微學報,2004,23 (4):447.

[2] 陳傳磊.Q345B鋼板冷彎開裂原因分析及對策[J].甘肅冶金,2014,36(2):38-40.

Reason Analysis and Improvement Measures of Cold Bending Cracking for Q345B Steel

CHEN Yinze,WANG liqun,WEN Bin,LI Na

(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Anyang 455004,Henan,China)

The fractures occurred in the process of the cold bending on the Q345B plates.The reason has been investigated by the microstructure,chemical composition and mechanical property of defect material.The results indicated that manganese sulfide inclusions and banded structure appeared at slab.It was believed that the fracture of Q345B was mainly caused by the sulfide inclusions and the microstructure segregation.its performance index is improved through the optimization of component content,and achieves good result.

Q345B steel,cracking,component,measures

TG142.1

A

1001-5108(2017)02-0020-03

陳尹澤,工程師,主要從事卷板、中厚板開發工作。