40MnB轧材表面裂纹原因分析

于洪波，刘 蕾，孟文贞

（山东寿光巨能特钢有限公司，山东 寿光262711）

1 前言

某厂在轧制一批Φ60的40MnB钢时，产生了较多的三角口表裂+直条表裂缺陷，修磨后超出标准要求，判为废品。其生产工艺为：顶底复吹转炉→LF炉外精炼→真空脱气→连铸→冷装→双蓄热步进梁式加热炉→水除鳞→轧机产材→剪切→入坑缓冷→检查→收集。通过对轧制后的棒材表面裂纹缺陷部位取样，采用金相检验和电镜分析等手段，对40MnB钢轧材表面裂纹缺陷进行了分析研究，并结合实际生产过程控制情况，分析了缺陷的成因，给出了解决问题的方向［1-3］。

2 检验分析

2.1 宏观形貌

如图1所示，低倍酸洗后缺陷形貌如下，三角口表裂与直条表裂共存。在缺陷处取2块典型样品，金相研磨抛光后，用扫描电镜观察轧材横截面的裂纹形貌，同时能谱分析裂纹内部及相关周围部分的化学组成。之后轻抛处理，用4%硝酸酒精浸蚀裂纹部位的微观组织，用金相显微镜观察并拍照。由上述结果分析表面缺陷成因。

图1 宏观形貌

2.2 金相及电镜检验

图2裂纹垂直于轧材表面，裂纹侧面及顶部均存在类似夹杂物形貌的缺陷，但裂纹侧面点状物为孔洞，没有夹杂物痕迹，裂纹顶部孔洞含少量［O］，但没有Al、Mg、Si、Ca等元素。裂纹内部中间块状物不含［O］，成分接近渗碳体。因此，该裂纹可能起因于连铸皮下气泡开裂，而裂纹侧面和顶部孔洞应属于在加热和轧制时未暴露在空气中的皮下气泡。由于裂纹两边没有脱碳层，所以裂纹应在加热出坯后的热轧过程中形成。

图2 缺陷形貌

图3裂纹顶部孔洞内物质包含O、Si、Cr、Mn、Fe，其中Si含量明显高，其次第1、2两个白色点状物的Mn含量也高，而第3个点为孔洞，不含Mn，裂纹浅，裂纹顶部点状孔洞排列线状在裂纹延伸方向上，具有皮下气泡裂纹的特征。由于裂纹两边没有脱碳层，所以裂纹应在加热出坯后的热轧过程中形成。右面裂纹存在脱碳层，很浅，应在连铸坯出加 热炉前就形成了。

图3 缺陷形貌

图4裂纹较浅，顶部延伸方向存在明显孔洞，属于皮下气泡形成的裂纹，且存在明显脱碳层，在连铸坯出炉前就形成了。

图4 缺陷形貌

图5在裂纹内部（点2、3、5），能谱分析存在O、Si、Cr、Mn、Fe；裂纹口部（点4）存在夹杂物成分且组成复杂，裂纹基本垂直于轧材表面。裂纹侧面点状物分析有O、Si、Cr、Mn、Fe且Si含量高。可能连铸时结晶器内坯壳表层受到氧化形成了点状氧化物，在加热时形成裂纹。

图5 缺陷形貌

图6裂纹内部存在明显的夹杂物成分，封闭区域和口部的成分接近，说明封闭区域应该是原来坯料表面，且轧钢坯料出炉后除鳞效果可能不太好，在轧制时产生折叠。裂纹下方，即离开表面以里的地方存在明显的点链状孔洞，和前面的相同，包含O、Si、Cr、Mn、Fe，应该属于连铸保护浇注不好，吸气所致。裂纹产生的根本原因应是连 铸坯皮下气泡。

图6 缺陷形貌

3 结论

本批次40MnB钢轧材表面裂纹缺陷起因于连铸坯皮下气泡，经过轧制产生了宏观的纵向分布形貌。针对此缺陷应从冶炼和连铸环节分析制定纠正预防措施，建议从钢中气体含量控制入手，加强脱氧脱气环节控制，连铸注意覆盖剂、保护渣原料烘烤，避免受潮，做好保护浇注避免吸气导致坯壳表层部位氧化，检查浇注系统，保持干燥等。