金相带状组织

Q235BQ235B 钢板延伸率不合格的原因分析钢板延伸率不合格的原因分析 刘晓美 陈 晔 济南钢铁集团总公司 技术中心 山东 济南 250101 摘摘 要要 通过利用金相显微镜检测夹杂物级别 利用 XL 30 扫描电镜能谱仪对 试样断口形貌 夹杂物分布及微区成分进行分析 认为 Q235B 钢板在正常力学 性能检验中延伸率不合格主要是由于夹杂物较多 特别是硫化物较多且分布不 均造成的 生产过程中应减少夹杂偏析和内部颈缩形成 关键词关键词 Q235B 钢板 延伸率 夹杂物 木纹状断口 中图分类号中图分类号 TG113 25 3 文献标识码文献标识码 B 文章编号文章编号 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 济南钢铁集团总公司 简称济钢 生产的 Q235B 钢板 在力学性能的正常生 产检验中 个别批次钢板延伸率达不到标准要求 其拉伸试样的断口上通常出 现异常的木纹状区域 为了找出延伸率不合格的原因 采用金相分析 扫描电 镜微观分析和能谱微区成分分析等手段进行了系统分析 1 1 试验方法 断口试样取自正常生产检验中拉伸性能不合格的试样 规格为 14mm 的 Q235B 热轧钢板 在靠近断口未变形区截取金相试样 其化学成分和力学性能 分别列于表 1 表 2 由表 1 表 2 可以看出 试样的化学成分合格 但延伸率 不合格 表表 1 1 试样的化学成分试样的化学成分 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 试样的力学性能试样的力学性能 性 能 s MPa b MPa 1253431546019 1254030044523 GB700 88235 375 500 26 将截取好的金相试样磨抛后 用金相显微镜进行夹杂物评级 然后用 4 硝 酸乙醇溶液侵蚀 与截取的断口试样一起放在盛有 CCl 4 的烧杯中 用超声波 清洗器进行清洗 以去除表面灰尘及油污 清洗完毕立即用电吹风吹干 然后 利用 XL 30 扫描电镜能谱仪对断口形貌 夹杂物分布及微区组织成分进行观测 和分析 2 2 试验结果 2 12 1 宏观断口形貌宏观断口形貌 拉伸试样的宏观断口形貌如图 1 所示 断口处有明显的凹凸不平现象 在 试样接近钢板厚度约 1 4 处出现木纹状断口特征 图图 1 1 拉伸断口的宏观形貌拉伸断口的宏观形貌 2 22 2 金相检验金相检验 采用 GB10561 89 对 12534 12540 两块试样进行金相夹杂物级别评定 检 验过程中发现 硫化物的分布极不均匀 在对应木纹状断口区域分布较集中 结果见表 3 表表 3 3 非金属夹杂物级别非金属夹杂物级别 试样号A 类硫化物C 类硅酸盐 125342 5e3 0e 125402 53 5 2 32 3 电镜能谱仪检验电镜能谱仪检验 电镜观察断口为准解理脆性断裂 形貌如图 2 所示 对应木纹状区域的夹 杂物分布如图 3 所示 木纹状区域组织形态及微区成分见图 4 和图 5 图图 2 2 扫描电镜微观断口形貌扫描电镜微观断口形貌 图图 3 3 木纹状区域夹杂物分布木纹状区域夹杂物分布 图图 4 4 木纹状区域组织木纹状区域组织 图图 5 5 木纹状区域微区成分木纹状区域微区成分 3 3 结果分析 在塑性夹杂物中 硫化物系列夹杂物主要是 FeS MnS Mn Fe S CaS 其具体成分取决于钢中锰硫含量的比值 Mn S 由于不同成分的夹杂物在轧制条 件下有着不同的塑性 所以轧制后钢材中的夹杂物将呈现不同的形态 一般情 况下 钢中的塑性夹杂物硅酸盐和硫化物在轧制过程中发生变形并沿轧制方向 延伸形成条带状 这种条带状夹杂物 A 类 C 类 是造成拉伸时形成内部颈缩的 原因 而内部颈缩的出现更促进形变集中在局部 从而加速破坏过程 引起延 伸率降低 条带状夹杂物沿拉伸方向分布时对塑性有显著的影响 在横向试样 中 条带状夹杂物的长轴与拉伸方向垂直 夹杂物对塑性的影响就更加显著 因为夹杂物能引起更大的应力集中 凭借于更细小的夹杂物形成空洞 空洞长 大并联合 加速了裂纹的扩张 从而加速了内部颈缩的发展 同时 大量横向 垂直拉伸方向 长裂纹的存在为宏观裂纹的迅速扩展事先打好了基础 1 从图 5 的能谱分析可以看出 木纹状区域存在明显的硫 磷偏析 且对应 有带状组织 这是因为硫化物夹杂由于硫在液体钢中溶解度大于固体钢中的溶 解度 在连铸过程中液态硫化物夹杂上浮最后凝固 所以铸坯中硫化物分布不 均匀 从而钢板中硫化物表现为在约板厚 1 4 处较为集中 同时 轧制过程中 钢中的硫化物沿轧制方向变形拉长 温度降低时铁素体在被拉长的硫化物杂质 上优先形核 结晶长大 故铁素体成带状分布 形成带状组织 这种带状组织 用热处理方法无法消除 被称作 不可逆 带状组织 这种铁素体带在试样受 力时铁素体先变形 并在铁素体与硫化物交界处开裂 另外 由于 P 在钢中扩 散速度较小 在轧制过程中容易形成含 P 较高的偏析带 在轧后冷却过程中 铁素体容易沿偏析带析出 从而形成带状组织 这类带状组织对