金相帶狀組織

Q235BQ235B 鋼板延伸率不合格的原因分析鋼板延伸率不合格的原因分析 劉曉美 陳 曄 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司 技術(shù)中心 山東 濟(jì)南 250101 摘摘 要要 通過(guò)利用金相顯微鏡檢測(cè)夾雜物級(jí)別 利用 XL 30 掃描電鏡能譜儀對(duì) 試樣斷口形貌 夾雜物分布及微區(qū)成分進(jìn)行分析 認(rèn)為 Q235B 鋼板在正常力學(xué) 性能檢驗(yàn)中延伸率不合格主要是由于夾雜物較多 特別是硫化物較多且分布不 均造成的 生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)減少夾雜偏析和內(nèi)部頸縮形成 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 Q235B 鋼板 延伸率 夾雜物 木紋狀斷口 中圖分類號(hào)中圖分類號(hào) TG113 25 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào)文章編號(hào) 1004 4620 2003 02 0045 02 ReasonReason AnalysisAnalysis ofof Q235BQ235B PlatePlate SampleSample withwith IncompetentIncompetent SpecificSpecific ElongationElongation LIU Xiao mei CHEN Ye The Technology Center of Jinan Iron and Steel Group Jinan 250101 China AbstractAbstract The grade of the inclusions is checked with metallographic microscope The fractography inclusion distribution and micro composition of the sample are analyzed with XL 30 SEM and EDS The results show that a large number of inclusions especially the asymmetrical distributed sulfides are mostly responsible for the incompetent specific elongation of Q235B plate in the normal mechanical properties inspection Therefore the inclusions segregation and necking down should be reduced in the producing KeyKey wordswords Q235B plate specific elongation inclusion woody fracture 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司 簡(jiǎn)稱濟(jì)鋼 生產(chǎn)的 Q235B 鋼板 在力學(xué)性能的正常生 產(chǎn)檢驗(yàn)中 個(gè)別批次鋼板延伸率達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求 其拉伸試樣的斷口上通常出 現(xiàn)異常的木紋狀區(qū)域 為了找出延伸率不合格的原因 采用金相分析 掃描電 鏡微觀分析和能譜微區(qū)成分分析等手段進(jìn)行了系統(tǒng)分析 1 1 試驗(yàn)方法 斷口試樣取自正常生產(chǎn)檢驗(yàn)中拉伸性能不合格的試樣 規(guī)格為 14mm 的 Q235B 熱軋鋼板 在靠近斷口未變形區(qū)截取金相試樣 其化學(xué)成分和力學(xué)性能 分別列于表 1 表 2 由表 1 表 2 可以看出 試樣的化學(xué)成分合格 但延伸率 不合格 表表 1 1 試樣的化學(xué)成分試樣的化學(xué)成分 元 素 CSiMnPS 125340 1820 190 520 0250 024 125400 1770 190 510 0230 020 GB700 88 0 12 0 20 0 30 0 30 0 70 0 045 0 045 表表 2 2 試樣的力學(xué)性能試樣的力學(xué)性能 性 能 s MPa b MPa 1253431546019 1254030044523 GB700 88235 375 500 26 將截取好的金相試樣磨拋后 用金相顯微鏡進(jìn)行夾雜物評(píng)級(jí) 然后用 4 硝 酸乙醇溶液侵蝕 與截取的斷口試樣一起放在盛有 CCl 4 的燒杯中 用超聲波 清洗器進(jìn)行清洗 以去除表面灰塵及油污 清洗完畢立即用電吹風(fēng)吹干 然后 利用 XL 30 掃描電鏡能譜儀對(duì)斷口形貌 夾雜物分布及微區(qū)組織成分進(jìn)行觀測(cè) 和分析 2 2 試驗(yàn)結(jié)果 2 12 1 宏觀斷口形貌宏觀斷口形貌 拉伸試樣的宏觀斷口形貌如圖 1 所示 斷口處有明顯的凹凸不平現(xiàn)象 在 試樣接近鋼板厚度約 1 4 處出現(xiàn)木紋狀斷口特征 圖圖 1 1 拉伸斷口的宏觀形貌拉伸斷口的宏觀形貌 2 22 2 金相檢驗(yàn)金相檢驗(yàn) 采用 GB10561 89 對(duì) 12534 12540 兩塊試樣進(jìn)行金相夾雜物級(jí)別評(píng)定 檢 驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn) 硫化物的分布極不均勻 在對(duì)應(yīng)木紋狀斷口區(qū)域分布較集中 結(jié)果見表 3 表表 3 3 非金屬夾雜物級(jí)別非金屬夾雜物級(jí)別 試樣號(hào)A 類硫化物C 類硅酸鹽 125342 5e3 0e 125402 53 5 2 32 3 電鏡能譜儀檢驗(yàn)電鏡能譜儀檢驗(yàn) 電鏡觀察斷口為準(zhǔn)解理脆性斷裂 形貌如圖 2 所示 對(duì)應(yīng)木紋狀區(qū)域的夾 雜物分布如圖 3 所示 木紋狀區(qū)域組織形態(tài)及微區(qū)成分見圖 4 和圖 5 圖圖 2 2 掃描電鏡微觀斷口形貌掃描電鏡微觀斷口形貌 圖圖 3 3 木紋狀區(qū)域夾雜物分布木紋狀區(qū)域夾雜物分布 圖圖 4 4 木紋狀區(qū)域組織木紋狀區(qū)域組織 圖圖 5 5 木紋狀區(qū)域微區(qū)成分木紋狀區(qū)域微區(qū)成分 3 3 結(jié)果分析 在塑性?shī)A雜物中 硫化物系列夾雜物主要是 FeS MnS Mn Fe S CaS 其具體成分取決于鋼中錳硫含量的比值 Mn S 由于不同成分的夾雜物在軋制條 件下有著不同的塑性 所以軋制后鋼材中的夾雜物將呈現(xiàn)不同的形態(tài) 一般情 況下 鋼中的塑性?shī)A雜物硅酸鹽和硫化物在軋制過(guò)程中發(fā)生變形并沿軋制方向 延伸形成條帶狀 這種條帶狀?yuàn)A雜物 A 類 C 類 是造成拉伸時(shí)形成內(nèi)部頸縮的 原因 而內(nèi)部頸縮的出現(xiàn)更促進(jìn)形變集中在局部 從而加速破壞過(guò)程 引起延 伸率降低 條帶狀?yuàn)A雜物沿拉伸方向分布時(shí)對(duì)塑性有顯著的影響 在橫向試樣 中 條帶狀?yuàn)A雜物的長(zhǎng)軸與拉伸方向垂直 夾雜物對(duì)塑性的影響就更加顯著 因?yàn)閵A雜物能引起更大的應(yīng)力集中 憑借于更細(xì)小的夾雜物形成空洞 空洞長(zhǎng) 大并聯(lián)合 加速了裂紋的擴(kuò)張 從而加速了內(nèi)部頸縮的發(fā)展 同時(shí) 大量橫向 垂直拉伸方向 長(zhǎng)裂紋的存在為宏觀裂紋的迅速擴(kuò)展事先打好了基礎(chǔ) 1 從圖 5 的能譜分析可以看出 木紋狀區(qū)域存在明顯的硫 磷偏析 且對(duì)應(yīng) 有帶狀組織 這是因?yàn)榱蚧飱A雜由于硫在液體鋼中溶解度大于固體鋼中的溶 解度 在連鑄過(guò)程中液態(tài)硫化物夾雜上浮最后凝固 所以鑄坯中硫化物分布不 均勻 從而鋼板中硫化物表現(xiàn)為在約板厚 1 4 處較為集中 同時(shí) 軋制過(guò)程中 鋼中的硫化物沿軋制方向變形拉長(zhǎng) 溫度降低時(shí)鐵素體在被拉長(zhǎng)的硫化物雜質(zhì) 上優(yōu)先形核 結(jié)晶長(zhǎng)大 故鐵素體成帶狀分布 形成帶狀組織 這種帶狀組織 用熱處理方法無(wú)法消除 被稱作 不可逆 帶狀組織 這種鐵素體帶在試樣受 力時(shí)鐵素體先變形 并在鐵素體與硫化物交界處開裂 另外 由于 P 在鋼中擴(kuò) 散速度較小 在軋制過(guò)程中容易形成含 P 較高的偏析帶 在軋后冷卻過(guò)程中 鐵素體容易沿偏析帶析出 從而形成帶狀組織 這類帶狀組織對(duì)