Q195钢盘条折弯开裂原因分析

林 柱, 倪文啸, 王立涛, 薛俊峰, 王 刚(日照钢铁有限公司, 日照 276806)

Q195钢盘条折弯开裂原因分析

林 柱, 倪文啸, 王立涛, 薛俊峰, 王 刚
(日照钢铁有限公司, 日照 276806)

规格为φ6.5 mm的Q195钢热轧盘条，拉拔至φ5.0 mm弯折后出现开裂。通过宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析的方法，对盘条折弯开裂的原因进行了分析。结果表明：严重的混晶组织在折弯力的作用下产生裂纹，裂纹沿夹杂物扩展，最终造成盘条的折弯开裂。

Q195钢；盘条；折弯开裂；混晶；夹杂物

Q195钢盘条主要作为原料供应于金属制品行业，用于拉丝加工生产镀锌铁丝、过滤网、丝网、购物车支架、晒衣架骨架和铁钉等五金制品[1]。某公司生产的规格为φ6.5 mm的Q195钢热轧盘条，经拉拔至φ5.0 mm后弯折制作女士提包链用扣环，出现较严重的裂纹，严重影响成材率。笔者通过对开裂试样的宏观形貌、化学成分、显微组织、微区成分进行分析，找出盘条折弯开裂的原因，以提高后期产品成材率。

1 理化检验

1.1 宏观观察

图1为Q195钢盘条折弯开裂宏观形貌，裂纹中间最宽部位为开裂起点。

图1 盘条折弯开裂宏观形貌Fig.1 Macro morphology of cracking during bending of the steel wire rods

1.2 化学成分分析

表1为开裂试样的化学成分及气体含量。由结果可见，试样的化学成分符合GB/T 700-2006《碳素结构钢》的要求。国标中对盘条中的气体含量没有明确要求，但是生产厂炼钢过程一般将该钢种氧含量控制在0.01%(质量分数，下同)以内，而实际测得的氧含量为0.015%，明显偏高。

表1 开裂试样的化学成分及气体含量(质量分数)Tab.1 Chemical compositions and gas content of the cracking specimens (mass fraction) %

1.3 金相检验

对开裂试样进行金相检验，可见裂纹附近有夹杂物存在(图2)，夹杂物评定等级为A类细系2.0级，C类细系1.5级；裂纹从表面向内部扩展，裂纹两侧出现大量因塑性变形而形成的微小孔洞(图3)；侵蚀后发现裂纹附近组织存在明显的冷变形流线(图4)；基体显微组织为铁素体+珠光体，存在严重混晶现象，晶粒度为6.5～10.0级(图5)。

图2 试样中夹杂物形貌Fig.2 Morphology of inclusions in the specimen

图3 开裂处孔洞形貌Fig.3 Morphology of holes of the cracking position

图4 开裂处显微组织形貌Fig.4 Microstructure morphology of the cracking position

图5 混晶组织形貌Fig.5 Morphology of mixed crystal structure

1.4 扫描电镜及能谱分析

对折弯试样的断口进行扫描电镜微观形貌观察和微区能谱成分分析，结果如图6～7所示，可见断口的微观形貌主要为韧窝，韧窝中有颗粒状物质，经能谱分析可知其含有硅、氧、锰、硫、铝元素，分析组成可能是二氧化硅、氧化铝以及硫化锰的复合夹杂物[2]。

图6 韧窝内颗粒物形貌Fig.6 Morphology of particulates in the dimples

图7 颗粒物能谱分析结果Fig.7 Energy spectrum analysis result of the particulates

2 分析与讨论

如图5所示，试样的显微组织存在严重的混晶现象，反映出盘条生产过程中终轧温度低于奥氏体温度区域。带钢边部散热较快，边部先发生相变产生先共析铁素体长大造成混晶，而内部组织是在奥氏体温区轧制形成的，是由奥氏体转变的等轴铁素体，这种组织的塑性较差，极易产生开裂。能谱分析显示盘条中有复合夹杂物存在，虽然尺寸不大，但也会在冷变形中导致应力集中。从盘条开裂处形貌可以看出，裂纹两侧存在沿夹杂物分布的孔洞，也加大了盘条折弯开裂的可能性。

3 结论及建议

该热轧盘条折弯开裂主要是由严重的混晶组织造成的，基体上的夹杂物是造成开裂的次要原因。建议通过控制合适的加热速率及收窄均热温度[3]，适当提高终轧温度，避免因终轧温度过低导致在两相区轧制，来控制混晶组织[4]；另外应优化炼钢工艺、提高钢液的纯净度，减少夹杂物；控制连铸过程中的拉速，避免拉速波动过大[5]。

[1] 朱伯平，牛海云.提高Q195L盘条拉拔性能的工艺研究[J].南方金属,2008,6(3):21-25.

[2] 张亚军,吴艳杰,高寒蕾.冷轧Q195L带钢表面翘皮缺陷分析[J].理化检验-物理分册,2009,45(9):579-582.

[3] 罗兴壮,苏捷杰.低碳冷镦钢盘条混晶组织分析与改进[J].柳钢科技,2015(6):19-21.

[4] 周刚,高长益,蔡晓霞.H08A焊丝钢拉拔断裂分析[J].理化检验-物理分册,2013,49(7):472-475.

[5] 赵楠,穆海玲,周丽萍,等.BM510汽车大梁钢冷弯开裂原因分析[J].机械工程材料,2008,32(11):72-74.

Analysis on Cracking Reasons during Bending of Q195 Steel Wire Rods

LIN Zhu, NI Wen-xiao, WANG Li-tao, XUE Jun-feng, WANG Gang
(Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806, China)

Q195 steel hot-rolled wire rods cracked during bending after drawing fromφ6.5 mm toφ5.0 mm. The reasons of cracking during bending of steel wire rods were analyzed by means of macroscopic observation, chemical composition analysis, metallographic examination, scanning electron microscope and energy spectrum analysis. The results show that: severe mixed crystal structure led to the formation of cracks under the action of bending force; cracks extended along the inclusions, and finally caused the cracking during bending of the steel wire rods.

Q195 steel; steel wire rod; cracking during bending; mixed crystal; inclusion

2016-06-10

林 柱(1987-)，男，工程师，学士，主要从事钢铁材料理化检测工作，xiaoaoabc@163.com。

10.11973/lhjy-wl201703015

TG335.6+3; TG115.2

B

1001-4012(2017)03-0212-02