Q235B斷後伸長率低的原因探析

摘要: 通過對q235b力學效能試樣的斷口及顯微組織的分析,研究了造成帶鋼伸長率低的影響因素。結果表明,影響q235b伸長率低的主要因素是鋼中存在大量的夾雜,同時,珠光體含量、晶粒度及帶狀組織等因素也會對帶鋼的伸長率造成一定的影響。

關鍵詞: 伸長率; 層狀斷口; 脆性斷口; 熱劃痕; 夾雜; 顯微組織

1 　引言

伸長率是衡量帶鋼塑性效能的主要指標, 在gb/ t 700 - 1988 標準中要求q235b（厚度在16～40mm）鋼的伸長率＞25%。本文對q235b伸長率低的產品進行了巨集觀斷口分析、金相分析、電鏡及能譜分析。

2 　理化檢驗

2. 1 　巨集觀檢驗

根據試樣巨集觀斷口不同的形態,可分為三種。

(1)層狀斷口

在縱向斷口上呈現為無金屬光澤和凹凸不平的層次起伏的條帶,條帶中多呈暗灰色,嚴重時會有明顯的分開狀,靠近帶鋼。表面的層狀缺陷(沿厚度方向) 較為多見,見圖1

(2) 脆性斷口

熱軋帶鋼的拉伸斷口呈平滑明亮結晶狀,其斷裂前產生的範性變形量很小,沒有明顯的可觀察到的巨集觀形變數。斷裂過程中材料吸收的能量很小,表現為頸縮很小、斷口參差不平和塑性變形能力差, 伸長率一般在20 %～ 23 %之間, 見圖2

(3) 熱劃痕

在帶鋼力學效能測試中,發現有熱劃痕缺陷的試樣,它的存在嚴重影響了鋼的力學效能。在試樣橫向拉伸時,其頸縮能力特別差,沿劃痕方向直接斷裂,伸長率均在21 %～24 %之間。由於軋輥輥面的粘鋼使得帶鋼在熱軋過程中表面產生熱劃痕,試樣拉伸時首先從此處斷裂,使得伸長率達不到標準要求, 見圖3 。

圖1 　層狀斷口圖2 　脆性斷口

圖3 　熱劃痕

2. 2 　金相分析

2. 2. 1 　層狀斷口試樣

在伸長率不合格的試樣中,斷口呈層狀的最為多見。分層試樣微觀檢驗顯示,顯微組織正常,均為鐵素體和珠光體,晶粒度在7. 5～8.

5 級之間,珠光體含量均為7. 5 %～12 %。關於晶粒度對伸長率的影響,日本鋼鐵界軋制專家[1 ] 認為,隨著精軋溫度的降低,鐵素體晶粒細化,屈服點上公升而拉伸強度和伸長率可視為不變,可見晶粒度微小的波動對伸長率不會造成明顯的影響。

珠光體含量在國標規定範圍內,但層狀試樣均存在大量的夾雜,其都為矽酸鹽夾雜和少量的硫化物塑性夾雜, 按gb/ t 10561 -1989 評級法評定,夾雜物均超過2. 5 級,有的甚至達5 級以上。圖4 為分層較為嚴重的試樣夾雜的形貌,為了進一步做出定性判斷,對該夾雜做了能譜分析。

由圖5 可看出,其成分主要為矽、錳、氧和鐵,是典型的脫氧產物———矽酸鹽類夾雜。

圖4 　矽酸鹽夾雜圖5 圖4中夾雜的能譜分析

2. 2. 2 　脆性斷口試樣

在伸長率低的試樣中,除了層狀斷口外,就屬脆性斷口較為多見。脆性斷口試樣的顯微組織為鐵素體和珠光體,珠光體含量在8 %～11 %之間。晶粒度均為7.

5～8. 5 級。但是,b 類夾雜即氧化鐵、氧化錳類、脆性夾雜及氧化物與矽酸鹽的復合夾雜較多。

按gb/ t 10561 - 1989 標準評定,一般超過2. 5級,有的達4 級,見圖6 。

圖6 　氧化物夾雜及矽酸鹽夾雜

2. 2. 3 　熱劃痕試樣

金相分析發現,熱劃痕試樣主要是熱劃痕造成的顯微組織的異常,如過熱等而引起效能下降。

3 　結論

3.1 伸長率不合格的主要因素是夾雜物含量多, 無論層狀斷口還是脆性斷口均因夾雜的存在而引起。觀察表明,矽酸鹽夾雜存在的機率較大,而氧化物類脆性夾雜機率次之。

層狀斷口試樣以塑性夾雜為主, 脆性斷口的試樣則以氧化物類脆性夾雜為主。

3.2 鋼坯的刮傷及軋輥的粘鋼均會引起帶鋼伸長率的急劇下降。刮傷的鋼坯經軋制後,壓痕影響了帶鋼的表面質量使其塑性效能下降。

軋輥的粘鋼引起的劃痕導致了帶鋼的組織的異常變化,從而使塑性下降。

3.3 珠光體含量、晶粒度和帶狀組織對伸長率也會造成一定影響。雖然帶鋼中珠光體含量控制的在標準範圍之內,可也存在不穩定因素,其波動範圍在7 %～14 %之間。

當珠光體含量偏高時,塑性效能明顯有下降的趨勢。晶粒度是產品微觀組織的主要衡量因素,就目前的情況來看,控制的較為理想, 但應防止溫度失控,以免造成粗晶。大量的夾雜和溫度的控制不當均會引起帶狀組織的形成,降低了產品的橫向效能,尤其是卷管用鋼更應避免使用。