510L汽车大梁钢冷弯开裂原因分析(学习材料二十)

510L汽车大梁钢冷弯开裂原因分析

陈茂敬

（山东泰山钢铁集团有限公司新材料研究所）

摘要：从化学成分、硬度、性能、金相方面进行分析，确定了钢水纯净度不高、夹杂物太多是造成冷弯开裂的主要原因。

关键词：510L钢；冷弯；金相分析

1 情况介绍

我公司近期生产的热轧号为70710420、70710427的510L汽车大梁钢热轧板出现冷弯开裂现象。为找出冷弯开裂的失效原因、减少损失、提高产品质量、稳定市场占有率，分别从化学成分、硬度、性能、金相等方面进行分析，确定了钢水纯净度不高、夹杂物太多是造成冷弯开裂的主要原因。

2 试验方法

2.1 试样的截取

在正常部位切取试样，沿纵向磨制，评定夹杂物、晶粒度和带状组织。化学成分分析试样随意截取。显微硬度检测试样采用金相试样。

2.2 化学成分确定

用光电发射光谱仪对试样进行化学成分分析，参照GB/T3273-2005《汽车大梁用热轧钢板和钢带》对成分进行对比确定。

2.3 硬度检测

试样的制备、试样的研磨、试验操作、实验结果处理，参照GB/T4342-1991《金属显微维氏硬度试验方法》。

2.4 金相分析

将金相试样磨平倒角，经预磨机、抛光机抛光后，用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，用GX-51金相显微镜观察金相组织，参照GB/T3298-1991《金属显微组织检验方法》；GB/T3299-91《钢的显微组织评定方法》；GB10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》；YB/T5148-19993《金属平均晶粒度测定法》；评级使用JK标准评级图，对试样进行系统检测。

3试验结果

3.1 宏观特征

轧制号7071042、70710427（以下简写为420、427）的510L冷弯钢热轧板不合格试样如图1所示，试样表面出现断裂开口，主裂纹沿宽度方向已延伸近2/3，在主裂纹两侧有多处与其平行的小裂纹。

3.2 化学成分及力学性能检测

两个冷弯试样化学成分光谱分析结果及性能值见表1。化学成分符合标准规定，但C、Si、Mn含量相对较低。420、427试样的屈服强度分别高出标准65MPa、90MPa，抗拉强度值处于中下限水平，伸长率较好。但两个试样的冷弯性能都不合格。

3.3 显微硬度

分别将420、427两试样断面依次按表面、中部、另一表面进行显微硬度检测。每一试样测3组然后取平均值，结果见表2。从结果看两表面的显微硬度较中部略高。

表1 试样实测化学成分及力学性能

Table 1 The actual chemical composition and mechanical property of samples

表2 试样显微硬度值

Table 2 The micro-hardness value of samples

3.4.1 试样组织特点

由表3、图2和图3可见，420试样组织为F＋S＋T，夹杂物以A类为主达2.5级，位于中心部位的带状组织为A1级，带状组织内硫化物偏析严重达2.5级。上表面、中心、下表面不同部位组织相同但晶粒度略有偏差，表面11级、中心10.5级、另一表面11.5级。

表3 金相试样夹杂物、晶粒度、组织评级表

Table 3 The chart of inclusion,grain size and structure grade for metallurgical sample

如图4所示，两个试样的裂纹内均未发现夹杂物存在，试样经冷弯后产生剧烈的塑性变形，沿珠光体开裂；由图5可知，所示在两个试样主裂纹的两边有大量的小裂纹，其走向与主裂纹断裂方向及轧制方向平行。

4 分析与结论

众所周知，当材料中夹杂物尤其是脆性（几乎无塑性）硫化物、氧化铝夹杂物大量存在时，会影响材料的整体性，降低材料的塑性，在受外力作用下会在夹杂物处造成应力集中。另外在夹杂物大量存在的情况下，终轧温度太低、冷却强度过大，会导致组织的差别大、表面应力变化大，对材料的冷弯性能产生不利影响。

综合分析试验结果及相关数据，我们认为导致510L汽车大梁钢冷弯开裂的主要原因是钢水纯净度不高、夹杂物太多。