Q345R钢板延伸率不合原因分析.pdf

2014年第2期
南钢科技与管理
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Q345R钢板延伸率不合原因分析
陈飞
(技术质量部)
摘要:分别利用扫描电子显微镜、金相显微镋对不合格拉仲试样进行断口微观形貌及显微组织观察,结果显
示,白点是导致Q345R钢板廷仲率不合格的主要原因,组织异常也是其不合格的重要原因。
关键词:Q345R断口白点微观形貌
Causes Analysis on Incompetent Specific Elongation for Q345 Grade Steel
Chen Fei
( Technology Quality Department
Abstact: The fracture morphology and microsructure of the unqualified tensile specimen were analyzed by scanning e
lectron microscopy and metallurgical microscope respectively. The results showed that white point was the main reason
leading to the fracture elongation and abnormal structure also was an important reason of disqualification
Key words: Q345R fracture; white point; morphology
前言
文就2013年下半年南钢Q345R钢板拉伸试样延伸
南钢作为我国重要的中厚板生产基地,容器板率不合格的原因进行了详细分析。
是其不可或缺的品种之一,Q345R是普通低合金钢,
是锅炉压力容器常用钢材,也是我国用途最广,用量
Q345R钢板性能要求
最大的压力容器用钢。延伸率作为重要的塑性指
根据GB713-2008的要求,Q345R其化学成分
标,是指金属发生变形的能力,所有影响金属连续性和机械性能要求见表1和表2,其中,磷、硫含量略低
及阻碍其变形的因素均可能导致延伸率下降甚至不于低合金高强度钢Q345,对屈服强度、抗拉强度、延
合格。因此钢板的成分、组织类型、夹杂物数量及类伸率和冲击韧性均有一定要求。
型、轧制工艺异常均有可能导致延伸率不合格。本
表Q345R化学成分(%)
元素
M
含量
≤0.15
0.10-0.300.80-1.20
≤0.020
≤0.015
表2Q345R性能指标要求
屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)伸长率A5(%)0℃横向冲击功(J)冷弯试验180°
≥325
500-630
D
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2延伸不合格及取样、实验方法
2.1延伸不合格
在 Zwick/Rol600电子拉伸试验机上对Q345R
进行拉伸试验,使用高精度全自动引伸计跟踪拉伸
试验过程并画出拉伸曲线,如图1。由拉伸曲线图可
以看出拉伸曲线过了最高点后,几乎是陡直的下降
20kv
2mm 0000NG-CLS
拉伸试样为脆性断裂,断后延伸率A5只有16%,远
图2断ロ宏观形貌
小于标准要求的21%。
400
100
000 NG-CLS
图3白点徽观形貌
图1拉伸试验曲线
2.2取样、实验方法
在距离不合格品拉伸试样断口约15mm左右的
地方,截取试样,经超声波清洗后在JSM-6490扫描
电镜下观察断口形貌,然后将拉伸试样断口侧面磨
制成金相试样,抛光腐蚀后在 ZEISS金相显微镜下
面观察断口侧面的组织形貌。
图4裂纹
3.1.2微观分析
将试样断口放大后进一步在扫描电镜下观察,
3实验结果
如图3和图4,从图中可以发现,微观形貌呈浮云状
3.1断口分析
或河流状特征,介于韧性断裂和解理断裂之间的准
3.1.1宏观低倍分析
解理断口形貌,周围有较多的撕裂岭特征,为典型的
低倍观察发现,在横向断口上面有一直径约白点微观形貌。
10mm的椭圆形白亮斑点,即为白点。椭圆形斑点光
在白点的边缘是韧窝断裂区,则是白点在受热
滑洁净,基体为灰色,如图2所示。白点是钢中一种过程中,由于白点内部气体膨胀产生很大的压力使
常见的治金缺陷,它的存在会极大降低钢材或结构白点鼓起,同时在边部形成拉应力,此时裂纹尖端处
件的力学性能,破坏钢材基体的连续性,导致钢容易于高温下有较好的塑性,形成许多微小空隙,在高压
发生脆断,危害很大。
下氢气侵蚀这些孔洞并使其相互贯通,由于表面张
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力、压力等共同作用形成了韧窝断裂区
生较大的压力,使得白点鼓起,同时在白点边部形成
3.2组织分析
拉应力,此时裂纹尖端处于高温状态,有较好的塑
将拉伸试样断口侧面脳制成金相试样,抛光后,性,所以在拉应力下形成许多微小空洞。白点内部
用4%的硝酸酒精溶液腐蚀后在ESS金相显微镜的高压氨气侵蚀这些空洞,结果形成了初窝?
下观察断口側面的组织形貌,如图5所示,放大倍数
对于白点,宜采取以下措施,在治炼过程中延长
为200倍,显微组织为铁素体和珠光体,品粒度为真空处理时间,尤其是延长高真空度时间,可有效控
9.0级。晶粒较为细小,但铁素体与珠光体分布极不制钢水中的氢含量;严格控制炼钢操作过程,高温氧
均匀,珠光体聚集也会导致钢的塑性下降,这也与上化时,脱氧量也要严格控制,确保除氢和减少夹杂:
述拉伸试验性能结果相符。
连铸后延长热坯缓冷时间以及轧后在一定温度下实
行堆冷,均对去除氢有利;此外,尽量减小冷却过程
中各种应力(相变组织应力、变形残余应力及冷却温
度应力等)。
珠光体聚集主要是化学成分不均匀引起的,因
此要尽量降低铸坯的偏析(如采取校准铸机辊缝、
降低连铸拉速并保持恒拉速、降低连铸的过热度等
措施),并且轧后和热处理后钢板要加速冷却。
图5显微组织
5结论
(1)白点是导致Q345R钢板延伸率不合格的主
4结果分析
要原因,是钢在冷却或存放过程中形成的一种缺陷,
白点通常是钢冷却至室温后几小时或几十小与钢中的氢含量、应力等密切相关。
时,甚至更长的一段时间后オ产生的。一般认为白
2)白点产生的根本原因是钢中的氢含量高
点与钢中的氢有关1。白点是由于钢中氢的含量过延长真空处理时间、延长铸坯缓冷时间等工艺是消
多和内应力共同作用造成的,即白点产生主要与两陈白点的根本方法。
个因素有关:钢中氢含量和钢在热压力加工后的冷
(3)珠光体聚集的产生是造成Q345R钢板断后
却过程产生的内应力。只有在钢坯内存在较大内应延伸率不合的原因之-,应尽量降低铸坯的偏析并
力的情况下,含氢量较高的钢オ会产生白点。随着且轧后和热处理后钢板要加速冷却,减轮钢板组织
钢材温度的降低,氢在钢中溶解度减小,当冷却速度的不均匀性。
加快时,柱状晶内的氢来不及扩散至空气中,聚积在
钢的显微孔隙中并结合成分子态,使其扩散困难,形参考文献
1]陈德和.钢的缺陷[M!.北京:机械工业出版社