40MnB軋材表面裂紋原因分析

于洪波，劉 蕾，孟文貞

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光262711）

1 前言

某廠在軋制一批Φ60的40MnB鋼時，產生了較多的三角口表裂+直條表裂缺陷，修磨后超出標準要求，判為廢品。其生產工藝為：頂底復吹轉爐→LF爐外精煉→真空脫氣→連鑄→冷裝→雙蓄熱步進梁式加熱爐→水除鱗→軋機產材→剪切→入坑緩冷→檢查→收集。通過對軋制后的棒材表面裂紋缺陷部位取樣，采用金相檢驗和電鏡分析等手段，對40MnB鋼軋材表面裂紋缺陷進行了分析研究，并結合實際生產過程控制情況，分析了缺陷的成因，給出了解決問題的方向［1-3］。

2 檢驗分析

2.1 宏觀形貌

如圖1所示，低倍酸洗后缺陷形貌如下，三角口表裂與直條表裂共存。在缺陷處取2塊典型樣品，金相研磨拋光后，用掃描電鏡觀察軋材橫截面的裂紋形貌，同時能譜分析裂紋內部及相關周圍部分的化學組成。之后輕拋處理，用4%硝酸酒精浸蝕裂紋部位的微觀組織，用金相顯微鏡觀察并拍照。由上述結果分析表面缺陷成因。

圖1 宏觀形貌

2.2 金相及電鏡檢驗

圖2裂紋垂直于軋材表面，裂紋側面及頂部均存在類似夾雜物形貌的缺陷，但裂紋側面點狀物為孔洞，沒有夾雜物痕跡，裂紋頂部孔洞含少量［O］，但沒有Al、Mg、Si、Ca等元素。裂紋內部中間塊狀物不含［O］，成分接近滲碳體。因此，該裂紋可能起因于連鑄皮下氣泡開裂，而裂紋側面和頂部孔洞應屬于在加熱和軋制時未暴露在空氣中的皮下氣泡。由于裂紋兩邊沒有脫碳層，所以裂紋應在加熱出坯后的熱軋過程中形成。

圖2 缺陷形貌

圖3裂紋頂部孔洞內物質包含O、Si、Cr、Mn、Fe，其中Si含量明顯高，其次第1、2兩個白色點狀物的Mn含量也高，而第3個點為孔洞，不含Mn，裂紋淺，裂紋頂部點狀孔洞排列線狀在裂紋延伸方向上，具有皮下氣泡裂紋的特征。由于裂紋兩邊沒有脫碳層，所以裂紋應在加熱出坯后的熱軋過程中形成。右面裂紋存在脫碳層，很淺，應在連鑄坯出加 熱爐前就形成了。

圖3 缺陷形貌

圖4裂紋較淺，頂部延伸方向存在明顯孔洞，屬于皮下氣泡形成的裂紋，且存在明顯脫碳層，在連鑄坯出爐前就形成了。

圖4 缺陷形貌

圖5在裂紋內部（點2、3、5），能譜分析存在O、Si、Cr、Mn、Fe；裂紋口部（點4）存在夾雜物成分且組成復雜，裂紋基本垂直于軋材表面。裂紋側面點狀物分析有O、Si、Cr、Mn、Fe且Si含量高。可能連鑄時結晶器內坯殼表層受到氧化形成了點狀氧化物，在加熱時形成裂紋。

圖5 缺陷形貌

圖6裂紋內部存在明顯的夾雜物成分，封閉區域和口部的成分接近，說明封閉區域應該是原來坯料表面，且軋鋼坯料出爐后除鱗效果可能不太好，在軋制時產生折疊。裂紋下方，即離開表面以里的地方存在明顯的點鏈狀孔洞，和前面的相同，包含O、Si、Cr、Mn、Fe，應該屬于連鑄保護澆注不好，吸氣所致。裂紋產生的根本原因應是連 鑄坯皮下氣泡。

圖6 缺陷形貌

3 結論

本批次40MnB鋼軋材表面裂紋缺陷起因于連鑄坯皮下氣泡，經過軋制產生了宏觀的縱向分布形貌。針對此缺陷應從冶煉和連鑄環節分析制定糾正預防措施，建議從鋼中氣體含量控制入手，加強脫氧脫氣環節控制，連鑄注意覆蓋劑、保護渣原料烘烤，避免受潮，做好保護澆注避免吸氣導致坯殼表層部位氧化，檢查澆注系統，保持干燥等。