Q355B钢板折弯开裂原因分析及改进

Q355B钢板折弯开裂原因分析及改进

付长亮

（天津钢铁集团有限公司产品质量部，天津300301）

[摘要]针对Q355B钢板在折弯使用过程中出现局部开裂问题，对钢板进行成分、性能检测，对开裂部位和非开裂部位进行金相显微镜检测和电镜分析。分析结果表明，开裂是由于局部钢板心部硫化物偏聚和严重偏析造成。通过采取强化吹氩搅拌、采用适宜的浇注温度和拉速、保证连铸冷却水量和压力、加强各相关工艺参数控制等措施，可以有效地去除钢中硫化物夹杂、防止铸坯严重偏析，避免问题的重复发生。

[关键词]钢板；折弯；开裂；金相分析；偏析；吹氩；硫化物；夹杂

Analysis on the reason bending cracking of Q355B steel plate and countermeasures

FU Chang-liang

（Tianjin Iron and Steel Group Company Limited,Tianjin300301）

Abstract In view of the local cracking problem of Q355B steel plate in the process of bending,the composition and properties of Q355B steel plate were tested,and the cracking and non-cracking parts were examined by metallographic microscope and electron microscope.The results show that the cracking is caused by sulfide segregation and serious segregation in the center of the local steel plate.Through strengthening argon blowing stirring,adopting suitable pouring temperature and casting speed,ensuring cooling water and pressure of continuous casting,strengthening the control of relevant process parameters,the sulfide inclusion in steel can be effectively removed,the serious segregation of billet can be prevented,and the recurrence of problems can be avoided.

Key words steel plate,bending,cracking,metallography analysis,segregation,argon blowing,sulfide, inclusion

DOI:10.3969/j.issn.1006-110X.2019.04.012

0引言

Q355B钢板因其综合力学性能好、焊接性好以及性价比较高等特点，被广泛应用于桥梁、建筑、工程机械结构件和汽车结构件件等。钢板在实际使用过程中经常需要折弯使用，在折弯过程中可能会因钢板质量不良，或者因加工条件过于苛刻，造成钢板折弯开裂，导致工件报废。2019年初，收到某用户反馈大量Q355B钢件折弯时发生局部开裂的质量异议，需要找到钢板折弯开裂原因，采取措施避免类似问题重复发生。

1问题分析

用户采购8mm厚钢板制作挖掘机部件。钢板下料后进行72毅折弯时，大量钢件局部发生开裂，钢件折弯方向与钢板纵向相同，开裂位置随机发生，裂纹长度为2~5cm；钢件其他部位无表面裂纹。用户使用折弯机顶头为圆弧形貌，冲压速度为1cm/s，为缓慢冲压，在同行业内，折弯条件较好。综合钢板使用条件和开裂特点，初步推测钢板开裂是由于钢板内部质量不良原因造成的。由于钢板折弯开裂位置比较随机，非通体形貌开裂，且长度较短，因此对折弯开裂部位和未开裂部位分别取样，通过对比分析查找开裂原因。

2检测及原因分析

2.1钢板成分及力学性能

对钢板非弯曲部位取样，检测钢板成分、力学性能和工艺性能，结果如表1和表2所示。

根据表1可知，钢板化学成分C、Si、Mn、P、S分

收稿日期：2019-04-18

作者简介：付长亮（1985—），男，硕士研究生，工程师，主要从事钢

铁产品技术研发和质量改进工作。

Q355B钢板折弯开裂原因分析及质量控制措施

别为0.17%、0.33%、1.33%、0.023%和0.019%，成分符合国标要求。其中，P 成分位于标准中线偏上，S 成分位于标准中线附近。根据表2可知，钢板横向试样力学性能检测屈服强度为410MPa 、抗拉强度为560MPa 、断后伸长率为27%，试样180°弯曲后，未见裂纹，钢板性能符合标准要求。2.2金相和电镜检测

对钢件断裂部位和未断裂部位分别取样进行金相显微镜检测，通过对比检测分析，查找钢件局部开裂原因。

断裂试样制样抛光后，通过金相显微镜检测发现钢板心部存在多条裂纹，裂纹附近有大量条状夹杂物，裂纹方向与条状夹杂物方向一致，利用能谱分析夹杂物主要成分为MnS ，试样抛光金相形貌如图1所示；纵向试样检测试样心部存在较多A 类超级夹杂物级。试样腐蚀后，发现心部存在严重组织偏析和夹杂物偏聚，且产生条带状马氏体和贝氏体异常组织，如图2所示。

非断裂部位金相抛光检测发现钢板心部存在些短小硫化物夹杂，夹杂物总体数量不多，试样蚀后，心部组织主要为铁素体和珠光体，存在轻微偏析。与断裂部位试样心部情况相比，夹杂物尺寸和数量均小很多，且钢板心部无明显异常组织。非断裂试样心部抛光形貌见图3。非断裂试样心部酸浸形貌见图4。

3原因分析

3.1折弯开裂原因分析

Q355B 钢板折弯后，对比开裂部位钢板心部和

未开裂部位钢板心部金相显微形貌具有明显差异。开裂部位钢板心部存在较多硫化物夹杂，沿着夹杂物方向存在多条裂纹，且心部组织偏析严重，并因偏析产生马氏体和贝氏体组织[1]。而未开裂部位钢板心部组织偏析较轻、夹杂物数量不多且短小。夹杂物与机体不是紧密连接的，硫化物夹杂的存在，切割了基体的连续性，其本身存在位置就是裂纹萌生处。同时，钢板马氏体和贝氏体等脆性异常组织，其塑性较差，也容易发生脆性开裂。

钢板折弯受外力的过程中，存在夹杂物之处容易发生应力集中，被夹杂物隔绝不连贯的基体容易

萌生裂纹，首先产生裂纹源，外加钢板心部存在脆性组织严重影响塑性，促使裂纹急剧扩展，最终导致钢板折弯后开裂。因此，钢板折弯开裂是钢板局部心部存在严重硫化物偏聚和心部严重偏析产生组织异常所致。

3.2硫化物和偏析原因分析

硫化物属于内生夹杂物，根据钢板成分检测S

含量为0.019%，含量不高，而金相显微镜检测钢板局部硫化物夹杂较多、较大。推测夹杂物的来源应该是钢中的硫化物夹杂没有得到充分的上浮和分离，在钢液凝固的过程中与铸坯心部进一步聚集

成

图1心部裂纹处抛光形貌和能谱分

析

图2心部裂纹处酸浸形

貌

图3

非断裂试样心部抛光形貌

图4

非断裂试样心部酸浸形貌表1钢板化学成分检测wt/%

类别C Si Mn P S 标准≤0.24≤0.55≤1.6≤0.035≤0.035试样

0.17

0.33 1.33

0.023

0.019

表2钢板性能检测

类别

/MPa /MPa

伸长率/%弯曲a =180°,d =2a

标准≥355470~630横向≥20

无目视裂纹试样

410

560

27

未见裂纹