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　　摘要針對離線調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的高強鋼探傷不合問題，通過對缺陷反射波波形圖解讀，借助金相、掃描電鏡和能譜分析，認(rèn)為鋼板中MnS夾雜在熱處理時的體積變化和組織應(yīng)力作用下形成的微裂紋、超長B類夾雜物是造成探傷不合的主要原因。

　　關(guān)鍵詞探傷波形圖微裂紋B類夾雜物

　　0前言

　　國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線采用離線調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的高強鋼出現(xiàn)了批量探傷不合現(xiàn)象，探傷合格率只有70%。從缺陷位置來看，造成探傷不合的缺陷沿長度方向呈帶狀分布在鋼板的兩邊，距邊部約300mm處。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，隨著鋼板厚度的增加，探傷合格率呈下降趨勢，各規(guī)格調(diào)質(zhì)高強鋼探傷合格率情況見圖l。

　　1工藝參數(shù)分析調(diào)質(zhì)高強鋼的生產(chǎn)工藝流程為：鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一CAS合金化一LF精煉一VD真空脫氣處理一板坯連鑄一鑄坯緩冷一鑄坯再加熱一粗軋一精軋一精整一淬火一回火一探傷。

　　查閱工藝參數(shù)發(fā)現(xiàn)，在冶煉工序有3個爐次在精煉工序出現(xiàn)異常，1爐是在VD工序自動破空，保壓時間僅為10rain，不能滿足工藝要求;另外2爐次由于生產(chǎn)節(jié)奏緊張，在VD工序軟吹時間偏低，為7min和4min，也不能滿足工藝要求。鑄坯在連鑄時采用電磁攪拌，低倍檢查結(jié)果良好，為中心偏析C類0.5級，中心疏松0.5級，無中心裂紋。在軋制工序，坯料加熱時間為10min/cm，滿足工藝要求，中間坯厚度控制在成品厚度的3倍，壓縮比約為8%一16%。各規(guī)格高強鋼的中間坯厚度及終軋溫度見表1。

　　鋼板進(jìn)行離線調(diào)質(zhì)，查看淬火記錄發(fā)現(xiàn)受設(shè)備影響，出現(xiàn)了輥道運行速度突然提升，淬火用水壓不穩(wěn)等非工藝不穩(wěn)定現(xiàn)象。

　　2試驗和結(jié)果分析

　　2.1探傷不合波形分析

　　探傷不合的缺陷波異常，表現(xiàn)為沒有明顯的一次反波，但在二次及以后的反射波中出現(xiàn)了明顯的反波，探傷不合的缺陷波見圖2(a)，與典型的探傷不合波形圖有明顯差異。根據(jù)探傷理論：當(dāng)鋼板較薄且板中缺陷較小時，底波之前的缺陷波開始幾次逐漸升高，然后再逐漸降低。這種現(xiàn)象是由于不同反射路徑聲波互相疊加造成的，因此形成疊加效應(yīng)，如圖2(b)所示。圖2(b)中F1只有1條路徑，F(xiàn)2比F1多3條路徑，F(xiàn)3比Fl多5條路徑。路徑多，疊加能量多，缺陷回波高。但當(dāng)路徑進(jìn)一步增加時，衰減也迅速增加，這時衰減的影響比疊加效應(yīng)更大，因此缺陷波升高到一定程度后又逐漸降低…

　　通過對鋼板探傷不合缺陷的波形圖分析，認(rèn)為造成探傷不合的原因是鋼板中存在不連續(xù)的小缺陷。

　　2.2金相分析

　　為了查找造成探傷不合的小缺陷，對探傷合格與不合格的試樣進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)探傷不合的試樣中存在微裂紋，同時發(fā)現(xiàn)探傷不合格試樣中有超長B類非金屬夾雜物，最長達(dá)1.28mm，詳細(xì)的探傷及夾雜物分析結(jié)果見表2。

　　用4%的硝酸酒精溶液對4個試樣進(jìn)行腐蝕，觀察試樣的金相組織，發(fā)現(xiàn)探傷不合試樣的近表面組織和芯部組織存在明顯差異，近表面為回火索氏體組織，芯部為貝氏體組織，而探傷合格的試樣為均勻的回火索氏體組織;同時在探傷不合的試樣芯部發(fā)現(xiàn)了輕微的帶狀組織，在帶狀組織附近沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。4組試樣的金相照片(x200)如圖3所示。

　　2.3掃描電鏡和能譜分析

　　為了進(jìn)一步分析試樣中微裂紋的產(chǎn)生原因和試樣中的超長B類夾雜物成分，進(jìn)行了掃描電鏡觀察和能譜分析，掃描電鏡下裂紋和B類夾雜物的形貌如圖4所示。裂紋和B類夾雜物的能譜分析結(jié)果見表3和表4

　　3原因分析和討論

　　3.1鋼中MnS的影響

　　通過金相分析，發(fā)現(xiàn)試樣中存在裂紋。采用掃描電鏡對裂紋進(jìn)行觀察和能譜分析發(fā)現(xiàn)，裂紋位于MnS和基體之間，與MnS平行分布。根據(jù)軋制理論，在鋼板軋制過程中，鋼中存在的塑性夾雜物MnS在軋制力的作用下，被軋制成長條狀分布于鋼中。當(dāng)鋼板在熱處理爐再加熱時，因鋼中的MnS夾雜物線膨脹系數(shù)明顯大于鋼基體的膨脹系數(shù)J，MnS的體積比鋼基體的體積增長的快，從而對周圍基體產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)壓應(yīng)力足夠大時，MnS尖端產(chǎn)生微裂紋，同時MnS在快速冷卻淬火時又以很大的速度收縮，與周圍基體形成空隙，進(jìn)一步擴大微裂紋尺寸。

　　3.2淬火效果的影響

　　在出現(xiàn)批量探傷不合后，通過對熱處理工藝和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)此批調(diào)質(zhì)高強鋼時，出現(xiàn)了輥道運行速度突然提升，淬火用水壓不穩(wěn)等設(shè)備不穩(wěn)定現(xiàn)象。在金相組織分析中發(fā)現(xiàn)，探傷不合試樣近表面組織為回火索氏體組織，而芯部為貝氏體組織，說明探傷不合鋼板受非工藝因素影響在淬火時未被淬透。鋼板近表面和芯部明顯的組織差異，使鋼板內(nèi)部形成組織應(yīng)力，組織應(yīng)力引起鋼中裂紋源的擴展，最終形成裂紋。

　　3.3超長B類夾雜物的影響

　　試樣中出現(xiàn)的超長B類夾雜物與精煉工序設(shè)備不穩(wěn)定和不按工藝操作有關(guān)，當(dāng)超聲波遇到超長B類夾雜物，也會出現(xiàn)明顯的反波，當(dāng)其與附近的裂紋等小缺陷同時對超聲波形成反波后，就會形成波的疊加。

　　相關(guān)期刊推薦：《寬厚板》(雙月刊)創(chuàng)刊于1995年，由邯鋼集團(tuán)舞陽鋼鐵有限公司主辦。主要刊登電爐煉鋼、爐外精煉、析坯邊鑄(模鑄)、鋼楹軋制、軋后冷卻、熱處理、微合金化方面的新技術(shù)、新工藝及設(shè)備應(yīng)用等的論文，并介紹國外鋼鐵新技術(shù)及發(fā)展動向。有投稿需求的作者，可以咨詢期刊天空在線編輯。

　　4結(jié)語

　　通過上述分析得知，在煉鋼VD工序出現(xiàn)的設(shè)備自動破空和破空后的軟吹時間不足，使得Ca處理后的超長鋁酸鈣夾雜物和鋼中的MnS夾雜物不能充分上浮而被留在鋼中，在探傷時通過軋制被延展的夾雜物形成反波;同時淬火機的不穩(wěn)定性造成淬火后鋼板近表面和芯部明顯的組織差異，形成巨大的組織應(yīng)力，開啟了鋼中的微裂紋形成裂紋。上述小缺陷的共同作用造成探傷時出現(xiàn)了波的疊加，最終造成探傷不合。