ER50-6盤條斷裂原因分析

■ 韓曉乾，張翠坡，崔光輝，張政瑋

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某公司在盤條拆盤時，出現盤條斷裂現象。為防后期此類現象的再次發生，找出問題的產生原因，特委托河北永洋特鋼集團有限公司檢化驗中心進行檢驗分析。

1.宏觀觀察

截取斷口樣品經千分尺測量直徑為5.52mm，斷口一側顏色較深，斷面無金屬光澤，表面疑似“熔融”斷面。從表面延伸到試樣中心，中心部位顏色略微發紅，為早期開裂斷口，斷口另一側斷面發亮，呈金屬光澤，為后期開裂斷口。形貌如圖1所示，體視顯微鏡下觀察斷口形貌如圖2所示。

2.化學成分分析

圖1 斷口形貌

圖2 斷口形貌（10×）

在盤條斷口附近取樣進行化學成分分析，檢測結果如附表所示。化學成分符合產品標準技術要求。

3.金相檢驗

截取斷口，沿圖2黃色虛線將斷口試樣縱剖，鑲嵌、磨拋后在顯微鏡下進行顯微觀察：拋光態整個斷口縱截面處未發現異常，斷口形貌如圖3所示。

圖3 拋光態縱向斷口形貌（50×）

經4%（體積分數）硝酸酒精溶液浸蝕后，早期開裂斷口處一側，從試樣表面延伸到試樣中心斷口斷面有一層全脫碳層，全脫碳層處鐵素體晶粒較基體異常粗大，并且鐵素體未變形，經測量全脫碳層深度最深為110μm，形貌如圖4、圖5所示。

盤條斷口附近化學成分（質量分數）檢測結果 （%）

圖4 早期開裂縱向斷口形貌（50×）

圖5 早期開裂縱向斷口、全脫碳最深110μm（100×）

試樣中心發紅區域斷面有全脫碳層，此處鐵素體晶粒較基體異常粗大，且鐵素體未變形，經測量全脫碳層深度最深為180μm，形貌如圖6所示，并且中心處組織異常，出現粒狀貝氏體組織，形貌如圖7所示。

另一側后期開裂斷口處，試樣表面有全脫碳層，但是在試樣斷口斷面處無脫碳現象，組織形貌如圖8所示。

圖6 試樣中心發紅區域全脫碳層最深為180μm（50×）

圖7 試樣中心發紅區域異常組織形貌（200×）

在斷口附近取橫向試樣觀察試樣整個圓周表面，未發現有明顯的全脫碳現象，形貌如圖9所示。

4.分析

（1）化學成分檢驗結果符合產品標準技術要求。

圖8 另一側后期開裂斷口處組織形貌（100×）

圖9 斷口附近橫向表面組織形貌（100×）

（2）宏觀觀察斷口分為兩個斷口，初始斷口缺陷是從盤條一側延伸到盤條中心，剩余一半相連。觀察初始斷口，表面有呈“熔融”態，且表面未發現有異物存在。顯微觀察，初始斷口從盤條表面一直延伸到盤條中心區域有比較均勻且深度較深的全脫碳層存在，并且全脫碳層處的鐵素體晶粒粗大，未發現鐵素體組織變形，這說明初始斷口開裂后表面經過高溫處理過或在高溫環境下停留過，并且僅在斷口處盤條表面有較嚴重的全脫碳層，而稍微遠離斷口處觀察盤條整個橫截面均未發現全脫碳現象，可以證明僅在斷口缺陷處出現過高溫現象，并且應該在高溫下保持過一段時間，否則缺陷處的斷口及盤條表面不可能出現明顯的全脫碳現象。

在斷口中心有一處區域表面發紅應該為Fe2O3，但是由于樣品鑲嵌后在斷口處未發現其他異常可能在制樣過程中脫落。但經過浸蝕后，此處顯微組織異常，表面有全脫碳層，且全脫碳層較深，隨后是貝氏體組織的出現，這表明此處在經過高溫環境處理后，冷卻也相對較快。

后期斷口斷面發亮，呈金屬光澤，斷口較新，顯微觀察斷口未見全脫碳現象，僅在盤條表面有全脫碳層的出現，這說明后期斷口是在盤條拆盤時外應力的作用下造成斷裂的。

（3）顯微觀察斷口處盤條表面有全脫碳層存在，但在其附近截取試樣觀察盤條整個橫截面時，并沒有發現全脫碳現象的存在，這說明僅在缺陷處存在高溫現象。

5.結語

根據上述檢驗結果分析，認為斷裂是生產打包、存儲過程中，疑似現場工人在工作時，無意識下在表面進行過熔焊或氣割，導致初始缺陷的形成，隨后在使用時，外應力作用下最終在缺陷處斷裂。