A572Gr50钢折弯开裂原因分析

郭海峰，张志克，张植伟

（河钢集团邯钢公司连铸连轧厂，河北邯郸065015）

0 引言

A572Gr50是美国钢铁工程协会ASTM A572/A572M-93标准中50 kg级别的高强度低合金结构钢，主要用于建筑、桥梁、船舶、车辆及其它重要焊接结构中，具有较高的强度、良好的韧性及焊接性能。但其在深加工过程中容易出现开裂现象，为了减少由此造成的损失，对某批次的开裂产品进行了分析。

1 折弯开裂产品的基本情况

开裂产品的轧制尺寸为7.75 mm×1 500 mm，加工工艺为90°折弯，用途为卡车二道梁。板卷全部纵剪分条，加工5条，有3条开裂，开裂处位于产品的90°折弯R角，裂纹比较明显，肉眼可见（见图1）。

图1 开裂形貌

2 对开裂样品做实验分析

我们把带回的开裂样品切成4个试样，试样1，2进行力学分析，试样3进行抛光态和腐蚀态分析，试样4进行成份检验。

2.1 力学性能分析

在开裂样板上截取两个试样，分别做拉力、弯曲（正反2根）性能测试，分析开裂样品的屈服强度、抗拉强度和延伸率，结果见表1。

表1 开裂样品的力学性能分析

分析结果：从表1可以看出，开裂样品的力学性能均达到标准要求。屈服强度比标准要求高29MPa，抗拉强度比标准要求85MPa，延伸率25%合格，弯曲性能D=a合格。

2.2 金相分析

通过对图1所示的折弯开裂产品缺陷进行典型样取样，与开裂方向垂直进行切样，进行制样，采用金相显微镜进行缺陷组织分析，金相显微镜下观察抛光态，结果见图2。

图2 裂纹缺陷组织图

通过对金相裂纹组织用4%硝酸酒精溶液腐蚀，在金相显微镜下观察，结果见图3。

图3 裂纹缺陷腐蚀态缺陷组织

金相分析结果：裂纹两侧存在高温氧化物质点，裂纹内部填充大量高温氧化铁，初步推断缺陷产生于连铸坯表面。裂纹两侧组织脱碳明显，组织晶粒与带钢正常组织相比偏大，进一步说明裂纹缺陷产生于连铸坯上，在加热炉过程中裂纹受高温环境影响，组织发生脱碳并长大。

2.3 在开裂处取样做成分检验

从开裂样品上再截取一段试样，表面用砂纸打磨到可以检测的光洁度，然后对试样进行化学成分检验，结果见表2。

表2 化学成分检验结果 /%

检验结果：表2可以看出，所有成分均达到标准要求，但是C、S的含量达到了要求的上限。C元素的标准要求是小于0.23%,开裂样品的C含量正好是0.23%，S元素的标准要求是0.008%，开裂样品的S含量是0.008%。还有Cu元素，虽然没有对含量做出具体要求，但是Cu含量偏高，达到了0.019%。

3 开裂原因综合分析

通过查看相关文献和论文，陈尹泽等人的《钢板折弯开裂原因分析及改进措施》、于洋等人的《高强汽车大梁钢冲压开裂原因及机制》、韩孝永等人《低合金高强度结构钢A572Gr50的研制》，开裂原因大致可以分为：带钢组织粗大，晶界处有大颗粒渗碳体析；夹杂物超标和铸坯气泡破坏了钢基体的连续性；铸坯内部存在细小的裂纹等[1]。

赵伟隽等人的《SPA-H钢冷弯开裂研究及工艺改进》一文中指出：C含量增加，屈服点和抗拉强度增加，但塑性和冲击性能降低；Cu的熔点较低，含Cu量较高的板坯在加热炉长时间加热保温后，可能会在铸坯表面的氧化铁皮下形成裂纹；S是非金属元素，容易和金属元素结合形成硫化物夹杂，对钢材的成型性能和疲劳性能产生不利影响[2]。

结合成分的检验结果（C、S、Cu含量高）和金相分析结果（开裂裂口附近有小裂纹）分析，折弯开裂主要是因为C、S、Cu含量较高，在铸坯凝固过程中就已经产生细小的裂纹，轧制后裂纹扩展延伸，加工折弯过程中开裂。一个板卷3条开裂，2条正常，可能是中心偏析造成成分不均匀。

4 结论

A572Gr50折弯开裂的原因是多方面的，造成此次开裂主要是因为C、S、Cu元素含量偏高。从工艺操作上进一步降低钢水中C含量的内控要求至≤0.21%,降低S含量的内控要求至≤0.07%，精炼静吹时间由原来的5 min延长至7 min，使CaS充分上浮，保证脱硫效果。加强废钢的检测，严格控制废钢的加入量，尽可能地减少Cu元素含量。加强铸坯表面检验，将缺陷产品控制在厂内，减少损失。