Q345B钢板弯曲开裂原因分析及应对措施

张景维

摘 要：Q345B钢板，由于具备较强的焊接性能、力学性能、低温冲击韧性等特征，而在各类结构部件有着大量的应用。然而，由于受各方面因素的影响，Q345B钢板发生弯曲开裂，严重影响其性能和质量。基于此，本文就Q345B钢板弯曲开裂原因及应对措施进行深入地研究。

关键词：Q345B钢板;弯曲开裂;原因;应对

1 引言

Q345B钢板有着强大的性能，在煤矿机械、大型机械、石油化工以及高层建筑等领域中有着广泛运用。为了能够提升钢板的利用效率、控制成本费用，对钢板进行计算机优化下料，可以将钢板的利用效率提升至95%左右，然而对下料后的板材实施弯曲压制成型的过程中，常常会发生钢板弯曲位置出现断裂又或是裂纹的情况，导致构件的批量报废，造成构件生产厂家发生巨大的经济损失。

2 Q345B钢板弯曲开裂原因

2.1 宏观形貌分析

对于开裂部位处的纵向位置实施抛光，对其裂纹的形貌进行观察。通过观察发现，此裂纹是由若干小裂纹与1个大面积的裂纹所构成。大裂纹已延伸至外表面出现开裂问题的部位处。小裂纹在轧制方向上呈现为不连续的链状分布，裂纹链形成于1/4板材厚度位置处。因为试样是在弯曲完成后选择的，所以试样表面与裂纹链呈现为相互对称的弧形。

2.2 金相分析

首先，在抛光情形下，通过莱卡显微镜来仔细观察裂纹试样中的夹杂物。通过观察发现，在离裂纹较远的位置处，夹杂物比较少;在裂纹周围，有着很多长条状的夹杂物。其次，再利用扫描电镜针对裂纹周围的夹杂物成分展开定量分析，最终发现此夹杂物是A类夹杂（硫化物类）。最后，以4%的硝酸酒精溶液来腐蚀裂纹样，在腐蚀结束后可以发现，基体组织是“珠光体+铁素体”。此外，在裂纹位置处还发现了组织异常的偏析带，其组织构成为“铁素体+贝氏体+马氏体”。

2.3 原因分析

在炼钢操作中，或许会有少许的耐火材料、炉渣、以及冶炼过程中的产物掉入到钢液中。针对弧形连铸机来说，液相穴中的夹杂物上浮被内弧侧捕捉而无法上浮至结晶器的液面，通常会在距离内弧外表铸坯厚度1/4～1/5的位置处产生高度聚集的夹杂物。钢中如果存在非金属类的夹杂物，则会对钢基体的连续性造成极大的影响，引起应力集中现象。如果Q345B钢板受到切应力又或是拉应力的影响，沿着夹杂物存在的方向就极易发生破裂。在弯曲过程中，受拉形变侧因为有着大量的硫化物夹杂，在夹杂物位置处形成应力集中，最后导致裂纹。偏析，是钢锭在凝固过程中的枝晶偏析经由轧制而产生的，钢液凝固过程中溶质元素在树枝晶臂间大量集聚，非金属夹杂物、合金元素以及碳元素等缺陷均极易汇聚在此处。在进行热轧的时候，内部柱状晶区、表面等轴晶区都会被拉长;在冷却过程中，各部位的溶质元素浓度是有所差异的，导致对应部位的相变温度完全不同，冷却后此部位的组织同样有所区别。通过分析发现，偏析带Mn、P、Si的含量与基体相比较高，冷却以后产生了更高硬度的贝氏体以及马氏体。在进行弯曲试验时，较高硬度的贝氏体及马氏体严重影响着金属的塑性形变，导致应力集中现象，极易引起裂纹，是造成裂纹的根本成因所在。

3 Q345B钢板弯曲开裂应对措施

3.1 工艺处理措施

根据已确定的现场工艺和设计图纸，在对设计装配要求没有任何影响的基础上，可对现有工艺处理措施进行优化、改进。第一，确保轮廓关键尺寸数据不发生变化，只将折弯成型的“R”调大，尽可能降低其对于材料韧性及塑性的需求，在选择R的过程中可根据以下关系进行修改：（1）如果板厚（t）超过16 mm，则R应大于等于1.5t;（2）如果板厚（t）小于等于16 mm，则R应大于等于t。第二，若下料后钢板有毛刺，需将毛刺清理干净又或是对弯曲部分实施退火处理，以增强其塑性。第三，如果超出厚板弯曲极限而必须弯曲成小半径时，则可采取附加反压法。此方法主要是在自由弯曲模中，下模选择强力顶料板，其可以在弯曲过程中对板的形变位置加大压缩应力，进而能够使得最小弯曲半径明显缩小，避免出现裂纹情况。第四，在折弯成型过程中，需将曲线由毛坯断面向后移动（2t+R），又或是将弯曲线与毛坯断面保持平齐，同时还需制作出（1.5-2.0t+R）的空槽。此外，还应冲出超过2-3倍板厚的槽，而后再弯曲;又或是在前道工序内开出圆形孔，然而再完成冲裁——弯曲加工。

3.2 热处理措施

针对已经下好料的钢板实施900℃正火处理，正火能够均匀组织、细化晶粒，优化钢板的整体机械性能;除此以外，还可以在不影响钢板强度的前提下，大大加强钢板的韧性以及塑性。取压弯成型过程中，在压弯部位处存在裂纹的部件，制作成拉伸试样，以900℃空冷正火处理后开展拉伸试验，根据相关实验数据可以发现，钢板的强度基本上没有发生任何变化，然而伸长率纵向和横向都有较大的变化;相较于热轧态，大约提高10%，同时纵向和横向的伸长率大致相似，所以通过热处理后的钢板韧性以及塑性有较大程度的加强，基本上可以达到弯曲成型的要求。针对已出现裂纹的零部件，实施900℃正火处理，在处理以后进行压弯成型，并没有发生裂纹。

3.3 设备措施

在弯曲成型过程中，尽可能选择使用下胎模可以调节且安装有滚轴的数控折弯机，严格控制胎模对于钢板的摩擦系数。由此，在产品成型时，对于成型拉伸部分可以及时进行补料奠定基础，防止出现成型拉裂的現象。

4 结论

综上所述，Q345B钢板之所以会出现弯曲开裂的现象，主要是由于受各式各样因素的影响，不仅影响着Q345B钢板的性能，而且对其质量也有着极大的影响。对于此情况，应当从工艺处理、热处理和设备三方面着手采取有效措施，避免Q345B钢板发生弯曲开裂的问题，从而保障Q345B钢板的性能。

参考文献

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