桥梁钢Q370q钢板的裂纹分析

陈腾

摘 要：本文就桥梁钢Q370q钢板的表面裂纹进行了检测和分析。结果表明：Q370q钢板的表面缺陷有星状裂纹，微裂纹和发状裂纹。裂纹由板面向内延伸，内嵌有氧化亚铁，附近及尾端存在明显的高温氧化特征，裂纹附近和远离裂纹区域组织均为铁素体+珠光体，并有明显的脱碳特征。

关键词：Q370q；裂纹；钢板

1 前言

随着我国经济的不断进步，交通业的迅猛发展，桥梁钢的需求不断增长。同时，随着桥梁宽度、跨度的增加，服役环境的恶劣对钢板的质量和性能有了更高的要求。钢板的表面和内部缺陷是其质量恶化的重要方面，Q370q作为桥梁钢系列中最基本和使用量最大的钢种，控制钢板缺陷是提高其性能稳定性的保障。针对鄂钢部分桥梁钢板出现的缺陷，应用金相显微镜和扫描电子显微镜对这些缺陷进行检测，并对产生原因进行分析。

2 试验材料与方法

在厚度为28mm的Q370q钢板上切下3块有缺陷的试样，编号分别为1#、2#、3#，三件试样钢板表面均有裂纹缺陷。应用Cannon相机对其表面缺陷的宏观图像进行拍照。在疤状缺陷处截取截面样磨制后，运用AXIO金相显微镜进行观察。截面试样经抛光，3%硝酸酒精溶液腐蚀后，放在AXIO金相显微镜上观察凹坑附近组织与远离缺陷部位组织。

3 试验结果与分析

图1a、b、c分别是1#、2#和3#试样表面的宏观形貌图。从图中可以看出，三种缺陷均为裂纹，但形态上也表现出明显的特征区别，分别表现为星状裂纹，微裂纹和发状裂纹。

3.1 星状裂纹

图1a中裂纹表现为类似于簇状或者不闭合的多边形形态的星状裂纹，其深浅不一，清晰可见。试样缺陷处截面的裂纹形貌如图2a、b所示，从图中可以看出，表面裂纹分别沿不同的方向向钢板内部延伸，深度约为0.4mm，裂纹附近及尾端存在明显的高温氧化特征，裂纹内部包裹有少量的氧化铁皮。这种星状裂纹出现在低合金钢的几率远大于普碳钢，并大多出现在锰、硅、铜、铝含量较高的钢种。一般沿轧制方向呈带状分布，裂纹中多含有硅酸盐夹杂物。星状裂纹对钢板质量的影响程度，取决于其在钢板表面的分布情况，通常呈弥散分布的星状裂纹深度较浅，清理后不超过钢板的负公差；呈密集分布的星状裂纹，深度基本上都会超过钢板的负公差，判废的可能性较大。

这种星状裂纹形成的原因有：钢中和结晶器中的铜原子在高温下有较高的自由能，易向晶界扩散并在初生的奥氏体晶界上富集，硅酸盐也向奥氏体晶界移动并聚集，大大削弱了晶界的结合力，钢坯在冷却的过程中，由于晶粒收缩而在表面形成星状裂纹，这种带有星状裂纹的钢坯在加热时，裂纹周围受到高温氧化而产生脱碳现象，在轧制过程中由于表面的延展加剧了原生裂纹的扩展。

3.2 微裂纹

图1b中裂纹表现为长度不连续、形状不规则、裂缝细小、形态凌乱的微裂纹。试样的缺陷处截面样的裂纹形貌如图3a、b所示，从图中可以看出，裂纹由钢板表面向内延伸，其裂纹深度约0.8mm，裂纹附近及尾端存在明显的高温氧化特征。微裂纹产生的原因是多方面的，常常与其它形式的裂纹和缺陷伴随出现，基本上是其他形态裂纹和缺陷的衍生物。其单独出现时，是由于钢坯表面出现微裂纹，或钢坯加热温度不合理产生微裂纹，或钢坯表面局部受热不均匀，在温度高的部分产生魏氏组织或脱碳现象，导致塑性降低，轧制过程中在钢板表面以不同形态表现出来。

3.3 发状裂纹

图1c中裂纹表现在钢板表面深度较浅，蚯蚓状的发状裂纹。试样的缺陷处截面样裂纹形貌如图4a、b所示，从图中可以看出，截面样上有裂纹由板面向内延伸，深度约为0.3mm，裂纹内嵌有氧化亚铁，附近及尾端存在明显的高温氧化特征。这种发状裂纹一般深度较浅，修磨清理后不影响使用，其产生的原因有：（1）连铸机的一冷、二冷的冷却速率和拉速不合理，或者保护渣选用不合适，保护渣受潮，造成钢坯表面出现微裂纹，在轧制中暴露和扩展；（2）铸坯本身存在的皮下气泡、皮下夹杂等，在轧制过程暴露而形成皮下裂纹；（3）表面的蚯蚓状的发状裂纹，主要形成原因是钢坯的加热速度和加热温度不当使表面出现热裂纹和表面脱碳导致的塑性降低，轧制过程中在钢板表面形成细小的裂纹。

三件试样截面裂纹附近组织均为典型的铁素体+珠光体，有明显的脱碳特征，其中1#试样见图5a；远离缺陷部位组织均为铁素体+珠光体，见图5b。

4 结论

Q370q钢板的裂纹为星状裂纹，微裂纹和发状裂纹三种，裂纹由板面向内延伸，内嵌有氧化亚铁，附近及尾端存在明显的高温氧化特征，裂纹附近和远离裂纹区域组织均为铁素体+珠光体，有明显的脱碳特征。