Q345角钢性能异常分析

1、Q345角钢性能异常分析闫金平,李智博,张贺宗,郭健(唐山钢铁集团有限责任公司技术中心,河北唐山063016) 摘要:通过力学试验,发现Q345角钢抗拉强度异常,进行化学成分、低倍、显微组织和夹杂物检验,发现角钢边部存在夹层(偏析),夹杂物严重,从而导致角钢强度下降,出现性能异常。关键词:Q345角钢;夹杂物;夹层;性能异常 某钢厂生产的Q345角钢在进行力学试验时,发现抗拉强度低于国标下限较多,性能异常,屈服强度也比较低。为弄清原因,笔者做了化学成分、低倍、显微组织和夹杂物的检验,并进行分析。1力学试验Q345角钢力学试验具体数据见表1。抗拉强度为430MPa,比标准值下

2、限470MPa低40MPa,相差较多,属性能异常;屈服强度355MPa,比标准值345MPa高10MPa,按企业标准严格要求也属于性能边缘状态。 2化学成分性能异常的Q345角钢的化学成分(质量分数)见表2。碳含量为标准含量的下限,锰含量靠近国标下限,比企业标准(1.20%1.60%)下限还低,硅含量比标准下限稍高。综合来看,性能异常的Q345角钢中碳、锰、硅含量都低于标准值。 钢中加入合金元素,有固溶强化作用,锰、硅对钢强化作用比较大,合金元素能降低共析点的碳含量,在相同的碳含量下,增加碳化物的数量,使强度提高;相反,合金元素锰、硅含量少,将减少碳化物的数量,使强度降低。

3、同时,由于合金元素提高过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移,在相同冷却条件下,获得分散度更大的铁素体+碳化物两相混合物,同样使强度提高;相反,合金元素锰、硅含量少,将获得分散度较少的铁素体+碳化物两相混合物,使强度降低。碳元素可以提高钢的硬度和强度。由于该角钢碳含量为国家标准值下限,比企业标准下限还低,对角钢抗拉强度、屈服强度有较大影响,尤其对抗拉强度影响很大。3低倍检验在角钢上截取一试样进行低倍检验,经50%盐酸溶液侵蚀,温度为6080,侵蚀1520min,取出冲洗、吹干,观察低倍组织(图1)。从图中可看到角钢边部、中部存在夹层(偏析)和裂纹。 图1Q345角钢边部的夹层(偏析)4金相

4、检验为探究分层原因,进行了金相组织检验。在夹层、裂纹处横向、纵向截取试样做夹杂物和显微组织检验,发现存在硅酸盐类、氧化物类和硫化物类夹杂物。在夹层和裂纹处,夹杂物较多,硅酸盐类夹杂物为34级,氧化物类夹杂物约为3级,硫化物类夹杂物为23级(见图2)。显微组织为铁素体+少量珠光体,且有带状组织,约1级。由于珠光体含量较低,使抗拉强度减小,带状组织对抗拉强度影响不大,在夹层和裂纹处的显微组织中存在较多的硅酸盐类夹杂物(见图3)。5分析讨论产生夹层的原因是由于钢锭轧制前切除冒口不多,以致有缩孔残余,在缩孔附近易产生偏析,同时缩孔内又有大量夹杂物存在,因此,在轧制时不易使缩孔焊合,而形成夹层。

5、0;       (a)硅酸盐类夹杂物;               (b)氧化物类夹杂物;                 (c)硫化物类夹杂物图2金相检验结果 图3显微组织中硅酸盐类夹杂物金相检验发现角钢中非金属夹杂物较多,有硅酸盐类、氧化物类和硫化物类夹杂物,在原材料轧制时,因夹杂物塑性差,虽亦经延伸,但夹杂物不能与基体发生相应变形,使夹杂物与基体界面脱开,这样就破坏了金属基体的连续性,破坏了钢的内部联系,从而降低钢的力学性能,使抗拉强度和屈服强度降低,尤其是抗拉强度降低得更多。6结论Q345角钢中碳、锰、硅含量处于或低于国家标准值下限,使得铁素体含量增多,珠光体含量下降;边部夹层及较严重夹杂物破坏了钢基体的连续性,拉伸时使钢的抗拉强度和屈服强度下降,出现性能异常。预防措施:严格执行炼钢操作规程,硅、锰含量按标准适量加入;提高冶炼水平,