30MnSi PC钢棒拉拔断裂原因分析

岳好明 薛俊峰

(日照钢铁有限公司，山东276806)

30MnSiPC钢棒拉拔断裂原因分析

岳好明 薛俊峰

(日照钢铁有限公司，山东276806)

30MnSi在拉拔刻槽过程中出现断裂现象，通过宏观形貌观察、化学成分、金相分析以及扫描电镜微区分析，得出：连铸坯皮下卷渣及局部增碳造成热轧母材表面结疤，在后期拉拔过程中以结疤缺陷为裂纹源产生断裂。

30MnSi；拉拔断裂；卷渣；局部增碳；结疤

由中碳低合金钢30MnSi制成的PC钢棒具有高强韧、低松弛、握裹力强等特点，被广泛应用于管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕等构件中[1]。PC钢棒生产工艺为机械剥壳—拉拔—刻槽—中频淬火—中温回火。某公司生产的规格∅12 mm的30MnSi的PC钢棒在拉拔刻槽过程中出现了断裂现象。本文对断裂试样的宏观形貌、化学成分、金相组织、扫描电镜微区成分进行了分析，找出了其拉拔断裂产生的原因。

1 理化检验

1.1 宏观形貌

图1、图2为母材及PC钢棒表面结疤缺陷宏观形貌。从图3断口上的断裂纤维发散方向可以判断出断裂源正位于表面结疤部位。

1.2 化学成分

表1是拉拔断裂试样化学成分实测值与冶金行业标准的对照表。各元素均符合相关标准要求，其中C、Si、P含量接近标准上限，Mn含量适中，S含量较低。

1.3 金相组织

从30MnSi母材结疤缺陷部位截取金相试样进行高倍检验。结果显示：基体组织为F+P，靠 近结疤缺陷的表面存在明显的局部增碳现象，增碳区域内全部为珠光体组织(图4)。对PC钢棒断口进行纵剖，靠近裂纹源处的表面也存在明显的增碳现象(图5)。

图1 母材试样表面结疤缺陷宏观形貌Figure 1 Macro appearance of scar defect on the surface of base material specimen

图2 PC钢棒断裂部位表面结疤缺陷Figure 2 Scar defect on the surface of PC steel bar breakup location

图3 PC钢棒断口形貌Figure 3 Fracture appearance of PC steel bar

CSiMnPS实测值0．311．021．030．0220．009YB/T4160—20070．28～0．330．70～1．100．90～1．30≤0．025≤0．025

图4 母材结疤缺陷部位表面增碳现象 50×Figure 4 Carburetion phenomenon on the surface of base material scar defect location 50×

图5 PC钢棒裂纹源处增碳现象 50×Figure 5 Carburetion phenomenon of PC steel bar crack origin 50×

1.4 扫描电镜分析

利用扫描电镜对表面增碳区域进行微观形貌观察及微区成分分析，发现增碳区域存在夹杂物，所含元素有Si、Ca、Na、O、Mg、Al，为保护渣成分。夹杂物形貌和能谱分析如图6、图7所示。

2 断裂原因分析

通过观察PC钢棒断口上断裂纤维的发散方向，可知断裂源位于表面结疤缺陷处；金相检验结果显示，母材结疤缺陷及PC钢棒断裂源部位均存在非常明显的局部增碳现象；扫描电镜检验结果显示，表面增碳区内存在夹杂物，为保护渣成分。

图6 增碳区域内夹杂物形貌Figure 6 Inclusion appearance existing in carburation location

图7 增碳区内夹杂物能谱分析Figure 7 Energy spectrum analysis of carburetion region inclusion

通过以上分析，可以推断出30MnSi在拉拔、刻槽过程中发生断裂的原因是由于：连铸坯皮下卷渣及局部区域增碳，造成热轧母材表面结疤缺陷，在后期拉拔过程中以结疤缺陷为裂纹源产生断裂。

3 结论

通过一系列理化检验分析得知，连铸坯皮下卷渣及局部增碳是造成热轧母材表面结疤，并导致形成以结疤缺陷为裂纹源的断裂的原因。

[1] 何力国，王刚，薛俊峰，李明贤.PC钢棒延迟断裂的原因分析[J].物理测试2011，(6)：46-51.

编辑 杜 敏

Cause Analysis of Drawing Fracture for 30MnSi PC Steel Bar

YueHaoming,XueJunfeng

PC steel bar made from 30MnSi occurred breakup phenomenon during drawing and grooving process. By adopting a succession of macro appearance observation, chemical composition, metallurgical analysis and scanning electron microscope microzone analysis, it was concluded that entrapped slag under the surface and local carburetion of continuous casting blank resulted in surface scar of hot rolled base material, further the scar defect was the crack origin to form fracture in later drawing process.

30MnSi；drawing fracture；entrapped slag；local carburetion；scar

TG115

B

2013—01—08