Q345B钢板折弯开裂原因分析及改进措施

陈尹泽,王立群,温斌,李 娜

(安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳 455004)

Q345B钢板折弯开裂原因分析及改进措施

陈尹泽,王立群,温斌,李 娜

(安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳 455004)

针对Q345B钢卷板开平后在折弯过程中出现的开裂现象,对缺陷部位材料进行了金相、化学成分和力学性能的对比分析。分析认为MnS夹杂及带状组织是产生开裂的直接原因,通过优化成分,改进工艺,改善其性能指标,取得了良好效果。

Q345B钢;开裂;原因分析;措施

1 引言

Q345B钢板在汽车、建筑、工程机械等行业广泛应用,此钢种性能稳定,但用户在实际使用过程中,经常出现开裂现象。随着市场形势的严峻, Q345B卷板产量的提高,用户对其加工性能提出更高的要求。因此,分析并防止Q345B卷板加工开裂,有利于稳固与客户的合作关系,有利于提升钢厂质量形象和效益。2016年初,陆续接到几起Q345B卷板加工开裂质量异议,规格集中在8～12 mm,技术人员从冷弯开裂处取样,从化学成分、气体含量检测、强度性能、弯曲性能、冷弯裂纹处金相组织等方面分析研究,找到产生缺陷的原因,并采取相应的措施予以解决。

2 质量问题分析

2.1 划痕处开裂

部分开裂样品表面有肉眼可见的纵向划痕,开裂位于划痕一侧的弯折处,沿划痕开裂并与轧制方向平行。无划痕处弯折试样表面没有开裂,划伤沟痕中有金属光泽,裂口呈灰色,无金属光泽,见图1。

图1 沿划痕处开裂

2.2 毛刺开裂

部分开裂样品在R角部毛刺处出现裂纹,开裂部位在钢板的两端,且上剪口部位折弯没有开裂,下剪口部位折弯后开裂,表明下剪口毛刺引起的应力集中是R角部开裂的主要原因。毛刺修磨后折弯,不再发生加工开裂,见图2。

图2 R角毛刺处开裂

2.3 成分及性能

从开裂处附近取样进行成分和性能检验,其化学成分见表1,其力学性能见表2。

表1 化学成分(质量分数,%)

表2 力学性能

从表1可知化学成分符合国标,但是P、S元素含量偏上限。从表2可知,力学性能符合国标,屈服强度458 MPa,比标准高113 MPa,抗拉强度581 MPa,比标准比高111 MPa,延伸率23.5%,抗拉强度偏上限,冷弯d=2a合格。

2.4 金相组织

从冷弯裂纹处取样,做金相分析,见图3。

从图3可以看出,边部组织为铁素体与珠光体,晶粒度9级,开裂处组织为铁素体与珠光体,铁素体和珠光体呈带状分布,裂纹扩展附近有大量MnS夹杂,试样硫化物夹杂含量偏高。

图3 金相组织

3 加工开裂原因分析

化学成分、力学性能、弯曲性能均满足标准要求,金相组织除存在严重的MnS夹杂和带状偏析外其它均正常。

部分钢板由于弯折前板面上存在划痕,导致板材的韧性、塑性降低及脆性增加、缺口敏感性增强。弯折时在划痕处产生应力集中,在弯曲应力的作用下形成裂纹源并扩展,最终开裂。从划痕的沟痕中有金属光泽来看,为低温划痕。用户现场查看,开平后钢板表面未发现划伤,划伤可能是在试样加工过程中产生的。

钢板中存在带状偏析和硫化物夹杂,会降低钢的机械性能,特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。金相组织显示裂纹扩展附近有大量MnS夹杂,在弯折过程中,夹杂物受应力作用而破碎产生空隙,破坏金属基体的连续性,造成冷加工开裂。带状偏析[1]形成的主要原因是凝固时溶质元素在树枝晶之间富集偏聚,热轧时表面等轴晶区和内部柱状晶区被拉长成带状,当轧后冷却速度不够快时,各区域溶质元素浓度不同使得相应区域相变温度不同造成带状偏析,带状组织明显的钢在冷弯时,珠光体带与铁素体带之间的界面上及珠光体的内部也会存在显微裂纹,这些都促进了钢板内微裂纹的形成,这样在弯曲的过程中一旦有裂纹形成会迅速得以扩展。而试样成分中S含量偏高,是夹杂物聚集的主要原因。

相关文献[2]研究表明:随着钢板抗拉强度的增加,其延伸率呈降低趋势。试样的抗拉强度偏中上限,断后延伸率偏下限,延伸率低,钢板塑性变形能力差,折弯时容易产生裂纹。

4 改进措施

(1)降低Q345B中C、Mn含量,优化轧制工艺,适当降低钢的抗拉强度,提高钢的断后延伸率和塑性变形能力。

(2)严格冶炼工艺操作,尽可能减少钢中的非金属夹杂物,提高钢材的韧性、塑性。

(3)控制板卷平整、加工过程质量,避免表面划伤。

[1] 孙贤文,柏明卓,柳得撸,等.低碳锰钢的带状组织及其对钢板冷弯性能的影响[J].电子显微学报,2004,23 (4):447.

[2] 陈传磊.Q345B钢板冷弯开裂原因分析及对策[J].甘肃冶金,2014,36(2):38-40.

Reason Analysis and Improvement Measures of Cold Bending Cracking for Q345B Steel

CHEN Yinze,WANG liqun,WEN Bin,LI Na

(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Anyang 455004,Henan,China)

The fractures occurred in the process of the cold bending on the Q345B plates.The reason has been investigated by the microstructure,chemical composition and mechanical property of defect material.The results indicated that manganese sulfide inclusions and banded structure appeared at slab.It was believed that the fracture of Q345B was mainly caused by the sulfide inclusions and the microstructure segregation.its performance index is improved through the optimization of component content,and achieves good result.

Q345B steel,cracking,component,measures

TG142.1

A

1001-5108(2017)02-0020-03

陈尹泽,工程师,主要从事卷板、中厚板开发工作。