林 柱, 倪文嘯, 王立濤, 薛俊峰, 王 剛(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

Q195鋼盤條折彎開裂原因分析

林 柱, 倪文嘯, 王立濤, 薛俊峰, 王 剛
(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

規(guī)格為φ6.5 mm的Q195鋼熱軋盤條，拉拔至φ5.0 mm彎折后出現(xiàn)開裂。通過(guò)宏觀觀察、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡及能譜分析的方法，對(duì)盤條折彎開裂的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：嚴(yán)重的混晶組織在折彎力的作用下產(chǎn)生裂紋，裂紋沿夾雜物擴(kuò)展，最終造成盤條的折彎開裂。

Q195鋼；盤條；折彎開裂；混晶；夾雜物

Q195鋼盤條主要作為原料供應(yīng)于金屬制品行業(yè)，用于拉絲加工生產(chǎn)鍍鋅鐵絲、過(guò)濾網(wǎng)、絲網(wǎng)、購(gòu)物車支架、曬衣架骨架和鐵釘?shù)任褰鹬破穂1]。某公司生產(chǎn)的規(guī)格為φ6.5 mm的Q195鋼熱軋盤條，經(jīng)拉拔至φ5.0 mm后彎折制作女士提包鏈用扣環(huán)，出現(xiàn)較嚴(yán)重的裂紋，嚴(yán)重影響成材率。筆者通過(guò)對(duì)開裂試樣的宏觀形貌、化學(xué)成分、顯微組織、微區(qū)成分進(jìn)行分析，找出盤條折彎開裂的原因，以提高后期產(chǎn)品成材率。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀觀察

圖1為Q195鋼盤條折彎開裂宏觀形貌，裂紋中間最寬部位為開裂起點(diǎn)。

圖1 盤條折彎開裂宏觀形貌Fig.1 Macro morphology of cracking during bending of the steel wire rods

1.2 化學(xué)成分分析

表1為開裂試樣的化學(xué)成分及氣體含量。由結(jié)果可見(jiàn)，試樣的化學(xué)成分符合GB/T 700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的要求。國(guó)標(biāo)中對(duì)盤條中的氣體含量沒(méi)有明確要求，但是生產(chǎn)廠煉鋼過(guò)程一般將該鋼種氧含量控制在0.01%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)以內(nèi)，而實(shí)際測(cè)得的氧含量為0.015%，明顯偏高。

表1 開裂試樣的化學(xué)成分及氣體含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Tab.1 Chemical compositions and gas content of the cracking specimens (mass fraction) %

1.3 金相檢驗(yàn)

對(duì)開裂試樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，可見(jiàn)裂紋附近有夾雜物存在(圖2)，夾雜物評(píng)定等級(jí)為A類細(xì)系2.0級(jí)，C類細(xì)系1.5級(jí)；裂紋從表面向內(nèi)部擴(kuò)展，裂紋兩側(cè)出現(xiàn)大量因塑性變形而形成的微小孔洞(圖3)；侵蝕后發(fā)現(xiàn)裂紋附近組織存在明顯的冷變形流線(圖4)；基體顯微組織為鐵素體+珠光體，存在嚴(yán)重混晶現(xiàn)象，晶粒度為6.5～10.0級(jí)(圖5)。

圖2 試樣中夾雜物形貌Fig.2 Morphology of inclusions in the specimen

圖3 開裂處孔洞形貌Fig.3 Morphology of holes of the cracking position

圖4 開裂處顯微組織形貌Fig.4 Microstructure morphology of the cracking position

圖5 混晶組織形貌Fig.5 Morphology of mixed crystal structure

1.4 掃描電鏡及能譜分析

對(duì)折彎試樣的斷口進(jìn)行掃描電鏡微觀形貌觀察和微區(qū)能譜成分分析，結(jié)果如圖6～7所示，可見(jiàn)斷口的微觀形貌主要為韌窩，韌窩中有顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)能譜分析可知其含有硅、氧、錳、硫、鋁元素，分析組成可能是二氧化硅、氧化鋁以及硫化錳的復(fù)合夾雜物[2]。

圖6 韌窩內(nèi)顆粒物形貌Fig.6 Morphology of particulates in the dimples

圖7 顆粒物能譜分析結(jié)果Fig.7 Energy spectrum analysis result of the particulates

2 分析與討論

如圖5所示，試樣的顯微組織存在嚴(yán)重的混晶現(xiàn)象，反映出盤條生產(chǎn)過(guò)程中終軋溫度低于奧氏體溫度區(qū)域。帶鋼邊部散熱較快，邊部先發(fā)生相變產(chǎn)生先共析鐵素體長(zhǎng)大造成混晶，而內(nèi)部組織是在奧氏體溫區(qū)軋制形成的，是由奧氏體轉(zhuǎn)變的等軸鐵素體，這種組織的塑性較差，極易產(chǎn)生開裂。能譜分析顯示盤條中有復(fù)合夾雜物存在，雖然尺寸不大，但也會(huì)在冷變形中導(dǎo)致應(yīng)力集中。從盤條開裂處形貌可以看出，裂紋兩側(cè)存在沿夾雜物分布的孔洞，也加大了盤條折彎開裂的可能性。

3 結(jié)論及建議

該熱軋盤條折彎開裂主要是由嚴(yán)重的混晶組織造成的，基體上的夾雜物是造成開裂的次要原因。建議通過(guò)控制合適的加熱速率及收窄均熱溫度[3]，適當(dāng)提高終軋溫度，避免因終軋溫度過(guò)低導(dǎo)致在兩相區(qū)軋制，來(lái)控制混晶組織[4]；另外應(yīng)優(yōu)化煉鋼工藝、提高鋼液的純凈度，減少夾雜物；控制連鑄過(guò)程中的拉速，避免拉速波動(dòng)過(guò)大[5]。

[1] 朱伯平，牛海云.提高Q195L盤條拉拔性能的工藝研究[J].南方金屬,2008,6(3):21-25.

[2] 張亞軍,吳艷杰,高寒蕾.冷軋Q195L帶鋼表面翹皮缺陷分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2009,45(9):579-582.

[3] 羅興壯,蘇捷杰.低碳冷鐓鋼盤條混晶組織分析與改進(jìn)[J].柳鋼科技,2015(6):19-21.

[4] 周剛,高長(zhǎng)益,蔡曉霞.H08A焊絲鋼拉拔斷裂分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2013,49(7):472-475.

[5] 趙楠,穆海玲,周麗萍,等.BM510汽車大梁鋼冷彎開裂原因分析[J].機(jī)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，工程師，學(xué)士，主要從事鋼鐵材料理化檢測(cè)工作，xiaoaoabc@163.com。

10.11973/lhjy-wl201703015

TG335.6+3; TG115.2

B

1001-4012(2017)03-0212-02