气割对金相组织的影响

李 蕾

（莱钢集团技术中心测试中心，山东 莱芜 271104）

前言

Q690D是一种高强度结构钢，在近期送检的Q690D钢样中，出现了部分试样力学性能不合的情况。核查其工艺流程全部相同，试样却有合格有不合格的。我们将不合的试样检出，重点对其进行检验分析。

1 理化检验

1.1 化学成分

钢板的化学成分见表1。

成分 C Si Mn P S Mo Cr V标准值 ≤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实测值

由表1中可见，本次所取试样化学成分全部在标准范围之内。

1.2 力学性能测试 结果见表2

Q690D（正火）指标 ReH/MPa Rm/MPa A/% -20℃AKV/J标准 ≥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实测

1.3 金相检验

由表2的力学性能检验中发现，7#及8#样品屈服强度和抗拉强度偏高，冲击功偏低，取这两支试样，由边部切割1cm*1cm作为金相试样。试样经镶嵌后，磨制及抛光，用4%硝酸酒精溶液浸蚀，由金相组织图可以看出，试样本身金相组织为铁素体和珠光体，晶粒细小，约为10～ 12 级。试样表面经过气割后组织发生了明显的变化。试样表面有明显分区，表面为珠光体和铁素体，晶粒度为9 级；过渡区为魏氏组织，厚度平均为200微米；向内魏氏组织逐渐减少，内部为试样本身的正常组织。

2 结果分析与讨论

气割是利用氧-乙炔将割缝金属加热到能够在氧气流中燃烧的温度（燃点），然后开放切割氧，使割缝金属燃烧，氧化成熔渣，并从切口中吹掉，从而将金属分离的过程。气割设备简单，操作灵活方便，适应性强，生产率高。低碳钢、中碳钢和普通低合金钢等都能顺利地进行气割，因此气割被广泛地用于钢板下料的切除。在金相检验的取样过程中，也不可避免的利用气割来切取试样。

在气割的过程中，样品受切割焰的高温影响，表层熔融，快速冷却的过程中形成粗细均匀的等轴晶，形成晶粒均匀的铁素体和珠光体。

魏氏组织是指在实际生产中，含碳量小于0.6%或者大于1.2%的钢在铸造、热轧、锻造后空冷，焊缝或热影响区空冷，或者当加热温度过高，并以较适当的速度冷却时，先共析铁素体或先共析渗碳体从奥氏体晶界生长出来的近于平行的或者其他规则排列的针状铁素体或渗碳体加珠光体组织。他们分别称为铁素体魏氏组织和渗碳体魏氏组织。

魏氏组织形成过程中不光有先共析相的析出，而且有碳原子的扩散，除了存在有粗大奥氏体外，还应当有先共析相单向形核长大的条件，在熔融区与魏氏组织的过渡区之间，有很明显的脱碳和增碳区，满足了魏氏组织形成的条件。

气割过程中靠近熔融区的位置温度过高，使奥氏体晶粒发生严重的长大现象，在冷却的的过程中，由于这部分区域在熔融区与内部不受切割焰热影响的区域之间，所以冷却速度比较适中，这种条件下，奥氏体会形成一种特殊的组织，其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片，在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体，这种过热组织就称为铁素体(渗碳体)魏氏组织。

不同级别的魏氏体会产生不同的性能，大多数情况下是有害的，魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面，使金属的韧性急剧下降。

3 结论

此次样品力学性能不合的原因即在取样过程中，试样表面受到气割的影响，金相组织发生了一定的变化，造成了部分区域的力学性能测试结果不合格。在理化检验的取样过程中，要严格按照标准的要求取样，力学性能测试样品要将气割影响的表面彻底铣掉，才能保证测试结果不受影响，真实有效。