發布時間：2020-04-23所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要針對離線調質工藝生產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，認為鋼板中MnS夾雜在熱處理時的體積變化和組織應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。 關鍵詞探傷波形圖微裂紋B類夾
摘要針對離線調質工藝生產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，認為鋼板中MnS夾雜在熱處理時的體積變化和組織應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。
關鍵詞探傷波形圖微裂紋B類夾雜物
0前言
國內某中厚板生產線采用離線調質工藝生產的高強鋼出現了批量探傷不合現象，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。統計分析發現，隨著鋼板厚度的增加，探傷合格率呈下降趨勢，各規格調質高強鋼探傷合格率情況見圖l。
1工藝參數分析調質高強鋼的生產工藝流程為：鐵水預處理一轉爐冶煉一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。
查閱工藝參數發現，在冶煉工序有3個爐次在精煉工序出現異常，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爐次由于生產節奏緊張，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%。各規格高強鋼的中間坯厚度及終軋溫度見表1。
鋼板進行離線調質，查看淬火記錄發現受設備影響，出現了輥道運行速度突然提升，淬火用水壓不穩等非工藝不穩定現象。
2試驗和結果分析
2.1探傷不合波形分析
探傷不合的缺陷波異常，表現為沒有明顯的一次反波，但在二次及以后的反射波中出現了明顯的反波，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。根據探傷理論：當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，如圖2(b)所示。圖2(b)中F1只有1條路徑，F2比F1多3條路徑，F3比Fl多5條路徑。路徑多，疊加能量多，缺陷回波高。但當路徑進一步增加時，衰減也迅速增加，這時衰減的影響比疊加效應更大，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，認為造成探傷不合的原因是鋼板中存在不連續的小缺陷。
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行對比分析，發現探傷不合的試樣中存在微裂紋，同時發現探傷不合格試樣中有超長B類非金屬夾雜物，最長達1.28mm，詳細的探傷及夾雜物分析結果見表2。
用4%的硝酸酒精溶液對4個試樣進行腐蝕，觀察試樣的金相組織，發現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現了輕微的帶狀組織，在帶狀組織附近沒有發現裂紋。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
為了進一步分析試樣中微裂紋的產生原因和試樣中的超長B類夾雜物成分，進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，發現試樣中存在裂紋。采用掃描電鏡對裂紋進行觀察和能譜分析發現，裂紋位于MnS和基體之間，與MnS平行分布。根據軋制理論，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。當鋼板在熱處理爐再加熱時，因鋼中的MnS夾雜物線膨脹系數明顯大于鋼基體的膨脹系數J，MnS的體積比鋼基體的體積增長的快，從而對周圍基體產生壓應力，當壓應力足夠大時，MnS尖端產生微裂紋，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，進一步擴大微裂紋尺寸。
3.2淬火效果的影響
在出現批量探傷不合后，通過對熱處理工藝和設備狀態進行檢查發現，在生產此批調質高強鋼時，出現了輥道運行速度突然提升，淬火用水壓不穩等設備不穩定現象。在金相組織分析中發現，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，使鋼板內部形成組織應力，組織應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
試樣中出現的超長B類夾雜物與精煉工序設備不穩定和不按工藝操作有關，當超聲波遇到超長B類夾雜物，也會出現明顯的反波，當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。
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4結語
通過上述分析得知，在煉鋼VD工序出現的設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了波的疊加，最終造成探傷不合。
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