热轧钢材表面裂纹分析-物理测试.doc

热轧钢材表面裂纹分析
陈家新；杨娥
湖北新冶钢有限公司技术中心，黄石，435001
摘要：某轧钢厂正常轧制的钢材表面存在裂纹缺陷。利用扫描电子显微镜和金相显微镜对裂纹的形貌进行观察，发现裂纹附近存有高温氧化产物，经腐蚀后裂纹附近脱碳严重。由此可知：为连铸坯的表面裂纹，在经加热的过程中产生高温氧化，而正常的热轧工艺无法使其焊合，最终在钢材表面表现为裂纹缺陷。
关键词：表面裂纹，扫描电镜，高温氧化，脱碳
中图分类号：TG115.5文献标志码：A文章编号：
SurfaceCrackAnalysisofRollingSteel
ChenJiaxin，YangE
Technicalcenter，HubeiXinyegangSteelCo.LTD,Huangshi,435001
Abstract：Surfacecrackhasbeenfoundedonthenormalrollingsteel.Usingscanningelectronmicroscopy（SEM）andopticalmicroscopy（OM）toobservethemorphologyofthecrack,high-temperatureoxidationproductsexistnearthecrack,afterseriouscorrosioncracksneardecarburizationhasbeenfoundedaroundthecrack.Theresultshowsthatthecrackoftherollingsteelwascausedbythesurfacecrackofthebillet.
KeyWords:surfacecrack,SEM,high-temperatureoxidation,decarburization
钢材表面裂纹严重影响钢材的性能，且钢材的表面质量为反映钢材质量的最直接的、首要的因素。某轧钢厂生产的1E2892钢材表面存有裂纹，且产生裂纹的钢材批量较大。该钢材的生产工艺为电炉冶炼——LF炉精炼——VOD抽真空——连铸成240×240方坯——加热——连轧成材（φ100mm）——精整——磁粉探伤。在磁粉探伤时发现钢材表面存有裂纹缺陷。笔者对该表面裂纹进行了分析。
1理化检验
1.1低倍宏观观察
对有缺陷的钢材试料进行宏观观察，钢材表面涂有黄色油漆标识，为磁粉探伤缺陷位置。钢材外表面的缺陷为一条沿轧制方向分布的裂纹，裂纹贯穿整个试料的全长。试料的一端有明显的修磨痕迹，修磨处仍可见清晰的裂纹。其宏观形貌如图1所示。

作者简介：陈家新（1969-），男，大学本科，工程师；E-mail：[e-mail]（b）
（a）

(a)试料表面未修磨处的裂纹形貌;(b)试料表面修磨处的裂纹形貌
图1试料表面宏观形貌
Fig.1Macroscopicofthesurface
1.2化学成分分析
化学成分（质量分数，%）分析结果见表1。由表1可知，该钢材的化学成分符合该公司生产的1E2892钢材的技术要求。

1.3金相显微观察
垂直于未修磨处试料上的表面缺陷处，切取和磨制横向金相试样。利用FEIQuanta400F扫描电子显微镜进行观察。裂纹几乎与钢材表面垂直，其深度达2.64mm。在裂缝及其两侧仅存有氧化产物，其裂缝内的氧化产物呈块状，而裂缝两侧的氧化产物呈弥散的点状分布，弥散的点状氧化物为内氧化产物【1】。见图2所示。经能谱分析，块状的氧化产物为铁的氧化物，而点状的氧化产物主要为Fe、Mn、Si、Cr的混合氧化物。见图3所示。

表1化学成分分析结果（wt%）
Table1Chemicalcompositionanalysisresults（wt%）
元素CMnSiCrPSSnPb试样0.390.730.241.080.0140.0220.00590.0016技术
要求0.38~
0.430.60~
0.850.15~
0.350.90~
1.20≤
0.030.015~
0.030≤
0.03≤
0.02
（b）
（a）

(a)裂纹形貌;(b)裂纹及其两侧的氧化产物
图2裂纹的微观形貌
Fig.2Microscopicofthecrack

（a）块状氧化物成分;(b）点状氧化物成分
图3氧化产物能谱分析结果
Fig.3Chemicalcompositionoftheoxide

1.4金相组织观察
试样经2%硝酸酒精溶液浸蚀，利用金相显微镜观察。试样的金相组织为铁素体加珠光体组织，为正常的热轧态组织。裂纹两侧有明显的脱碳层，局部位置出现了全脱碳层，且裂纹两侧的脱碳比钢材外表面非缺陷处的脱碳严重。见图4。
（a）
（b）

（a）裂纹开口处形貌；（b）裂纹末梢形貌
图4腐蚀后裂纹处显微形貌
Fig.4Mi