某鋼廠生產(chǎn)的中厚板在一段時(shí)間內(nèi)時(shí)有探傷不合格情況發(fā)生，金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)板厚中心部位存在裂紋，有單條形和絞股形2種，并且硫化錳往往比其它部位的多，甚至有聚集現(xiàn)象。進(jìn)一步查明心部裂紋產(chǎn)生的原因，以便有針對(duì)性地控制某些工藝參數(shù)，達(dá)到避免心部裂紋的發(fā)生。為此，有目的地選擇與缺陷有關(guān)的鋼，部分軋制成材，保留部分鑄坯，一同解剖，尋找板材心部裂紋和鑄坯心部質(zhì)量問(wèn)題的相互關(guān)系。
鋼廠生產(chǎn)是采用轉(zhuǎn)爐冶煉，弧形連鑄機(jī)澆注，鑄坯裝爐加熱之后開(kāi)坯并軋制。相應(yīng)的工藝參數(shù)為：出鋼溫度1698℃，中包溫度1542℃，澆注時(shí)的拉坯速度0.60m/min，坯厚0.3m，坯寬1.5m，化學(xué)成分如下w(C)為0.16%，w(Si)為0.33%，w(Mn)為1.48%，w(Cr)為0.23%，w(P)為0.022%，w(S)為0.011%，w(Als)為0.030%。鑄坯加熱制度為:一加熱段725℃，二加熱段1157℃，均熱段1295℃，加熱時(shí)間4h，最后三道次壓下率分別為8%、10%、10%，終軋溫度為875℃，板材厚度30mm。
一、單條裂紋及其產(chǎn)生的原因
超聲探傷波形顯示中間1個(gè)波形為傷波。這個(gè)傷波是與裂紋有關(guān)。通過(guò)金相觀察，在裂紋兩旁存在粒狀貝氏體和馬氏體，由此可知，心部裂紋是與該部位的異常組織有關(guān)，即心部的組織應(yīng)力是引起裂紋的主要原因。Q345B鋼正常情況下為鐵素體和珠光體的混合組織。
一般情況下，快速冷卻可以得到貝氏體，獲得馬氏體的冷卻速度則要求更快。無(wú)論怎樣冷卻，板材心部的降溫速度只可能低于表層，因此，在心部出現(xiàn)貝氏體和馬氏體則是一種反?，F(xiàn)象。為了討論形成異常組織的原因，通過(guò)能譜分析，w(Cr)和w(Mn)在貝氏體和馬氏體中依次遞增，尤其以Mn的增加最顯著，接近于正常錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2倍，于是可以說(shuō)明上述異常組織的出現(xiàn)是跟中心部位的成分偏析有關(guān)。Mn是穩(wěn)定奧氏體的元素，Cr是提高淬透性的元素，即在嚴(yán)重偏析情況下，不太大的冷卻速度就有可能出現(xiàn)貝氏體或馬氏體組織。這是因?yàn)殄i的偏析導(dǎo)致奧氏體穩(wěn)定，加之非平衡的連續(xù)冷卻，則相變過(guò)程有可能通過(guò)貝氏體乃至馬氏體區(qū)間而獲得貝氏體和馬氏體組織。
取連鑄坯心部樣品制成金相光片用掃描電鏡觀察，可以看到局部存在組團(tuán)狀的偏析區(qū)，該區(qū)域同樣存在粒狀貝氏體組織，其他正常部位的組織則為珠光體和魏氏組織類(lèi)型的針狀鐵素體。由于連鑄坯經(jīng)過(guò)堆垛，加之鑄坯較厚，溫度下降較慢，故尚無(wú)裂紋出現(xiàn)。
二、絞線狀裂紋及其產(chǎn)生的原因
在板厚中心部位有時(shí)還能看到一種絞線狀的裂紋，大多情況下兩旁有粒狀貝氏體共存，在這種裂紋附近往往還能看到聚集的硫化錳。由上述可知，心部貝氏體的出現(xiàn)是跟成分偏析有關(guān)。把板材樣品酸洗后作低倍觀察，可見(jiàn)原柱狀晶輪廓明顯，并且在中心部位還能看到短粗狀的黑色條帶，通常這種黑色條帶叫做疏松。
為進(jìn)一步證實(shí)疏松的存在，再取連鑄坯心部樣塊，磨制成金相光片，用掃描電鏡觀察，可以看到疏松性孔洞，并且內(nèi)孔有多種走向，在附近還可看到聚集的硫化錳。由此可知，板材心部絞線狀裂紋和鑄坯中疏松孔洞具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？梢酝茰y(cè)，軋制過(guò)程中，疏松孔洞內(nèi)壁延伸，孔隙變窄，逐漸演變成上下互疊的一張錯(cuò)層，金相試樣則是截取包含錯(cuò)層的一個(gè)觀察截面，錯(cuò)層在這個(gè)面上投影便成線狀，這就正好跟板材絞線狀裂紋的特征相吻合。由此可知，絞線狀裂紋是中心疏松經(jīng)軋制后演變而來(lái)，近旁聚集的硫化錳則是原疏松區(qū)域硫化錳的遺傳。
據(jù)此，文中所提到的裂紋是跟心部嚴(yán)重的成分偏析有關(guān)，而成分偏析則是跟澆注時(shí)的某些參數(shù)如過(guò)熱度、拉坯速度或鑄坯厚度不當(dāng)有關(guān)。連續(xù)鑄鋼時(shí)的參數(shù)設(shè)定不當(dāng)或出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致鑄坯成分偏析嚴(yán)重，心部w(Mn)高，奧氏體穩(wěn)定，造成中溫甚至低溫轉(zhuǎn)變組織出現(xiàn)，過(guò)大的組織應(yīng)力增加了開(kāi)裂敏感性；拉坯速度過(guò)快導(dǎo)致二冷段鑄坯液芯過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)程凝固時(shí)液體補(bǔ)充不足而形成疏松，軋制成材則會(huì)在板材相應(yīng)部位出現(xiàn)絞線狀裂紋。（子云）
