410S热轧钢带分切开裂原因分析

陈培敦 王宏霞 马正伟 张正法

摘 要 410S热轧钢带在分切过程中出现开裂现象，对开裂试样进行宏观分析、化学成分分析、金相分析、扫描电镜能谱分析，通过综合分析确定导致分切开裂的原因是连铸坯存在原始裂纹，热轧过程中部分裂纹未充分焊合，钢带在分切的过程中受力致使裂纹沿未焊合部位扩展引起脆性开裂。

关键词 开裂；410S热轧钢带；分切

用户购买规格为4.0×1520mm的 410S热轧钢带黑皮卷，分切成三条后进行冷轧，在分切时局部出现分层开裂的现象，对分层开裂的试样进行分析，查找开裂的主要原因。

1.试验方法

对所取的中间分层开裂试样进行宏观检测；用SPECTROLAB M10型光电直读光谱仪检测试样的化学成分，并用N、O气体分析仪进行N、O气体分析；在试样开裂分层部位截取金相样，在GX51金相显微镜上进行金相检测；分层开裂的断口试样在XL-30扫描电子显微镜上进行电镜能谱分析。

2.试验结果

2.1 宏观检测

如图1是410S热轧钢带开裂试样的宏观形貌，试样上裂纹深度约为10mm，断续开裂，总长度约为450mm，裂纹从钢板厚度方向的中间位置开裂。

Figure.1 Morphology of the racture

2.2 化学成分分析

对开裂试样进行化学成分分析，分析结果见表1。从表1可知开裂试样的化学成分冶炼控制较好，材料的化学成分是合格的。

2.3 金相分析

对开裂试样进行金相检测，开裂部位的裂纹附近基体上未发现较严重的非金属夹杂物，经评定夹杂物主要是C类0.5级, D类和DS类均为1.0级。试样经氯化铁盐酸水溶液腐蚀后观察，试样基体组织为未充分再结晶的条状铁素体和碳化物，裂纹两边组织均匀无异常，部分热轧流线随裂纹扭转，如图2所示。

2.4 电镜能谱分析

扫描电镜下观察开裂试样的断口，断口上主要分为两部分：断续的脆性解理区和非断口特征区，其中非断口特征区占整个断口表面的绝大部分，如图3所示；分别在脆性解理区和非断口特征区表面进行能谱分析，基体上均是正常的化学成分，如图4和表2所示。

Figure.3 Stratified sample surface SEM morphology of fracture

Figure. 4 cleavage fracture zones and non-energy spectrum characteristics of areas

3.讨论

从化学成分的对比中可见，开裂试样的化学成分冶炼控制较好，材料的化学成分是合格的。

经过金相检测发现，裂纹附近基体上未发现较严重的非金属夹杂物，夹杂物级别，C类0.5级, D类和DS类均为1.0级，说明钢带开裂分层与非金属夹杂物无关。腐蚀后观察试样基体组织正常，裂纹两边组织均匀、无异常，说明热轧板材料是均质的。

通过扫描电镜观察，开裂试样的断口上主要分为两部分：断续的脆性解理区和非断口特征区。分别在脆性解理区和非断口特征区表面进行能谱分析，基体上也均是正常的化学成分，充分证明开裂与非金属夹杂物无关。断口上非断口特征区有压合的痕迹，未见有断口的特征，是原来热轧板上的裂纹未焊合区，占整个断口表面的绝大部分；脆性解理区为断续的焊合区，占整个断口表面的小部分，因此根据断裂理论，只需要不太大的应力就可以引起断续焊合的脆性解理区开裂，导致裂纹的扩展，同时由于部分材料变形引起热轧流线的扭转。

热轧时钢带主要受上下轧辊的压力，由于材料是均质的，钢带内所受的应力不会突变，从而超过材料的断裂强度以致裂纹的产生。综合分析，可以推断出热轧钢带分切开裂是由于连铸坯中心裂纹热轧时未充分焊合，导致热轧板在剪切的过程中受力使裂纹宽度增加，断续焊合的部位脆断引起的。

4.结论

410S热轧钢带分切开裂是由于连铸坯中心裂纹热轧时未充分焊合，导致热轧板在剪切的过程中受力使裂纹沿未焊合区域扩展，引起分切开裂。