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低碳低合金钢板白点缺陷



低碳低合金钢板白点缺陷

钢中白点缺陷是可能导致钢材断裂、造成灾难性事故的裂纹源。钢材中白点缺陷是钢中氢偏高和内部应力共同作用而产生的。白点是钢中的内部裂纹,是成品钢材不允许存在的冶金缺陷。

一般低碳低合金钢不产生白点缺陷。但一些研究表明:在某些低碳低合金钢中也会产生白点缺陷(例如16Mn钢)。据报道:碳质量分数为0.20%左右的普通碳素钢,氢质量分数为0.0004%就有白点缺陷形成。

下面就超声波探伤、低倍、宏观断口、金相和扫描电镜等检验方法对低碳低合金钢中的白点缺陷进行检验和探讨。

钢中化学成分及H含量如表1所示和试验项目、数量如表2所示

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1.超声波探伤和低倍检验

为了确定缺陷位置,用超声波探伤方法进行测定,在伤波严重和密级位置坐横向和纵向低倍(6~10倍)热酸蚀试验,均能发现白点特征的裂纹,在检验过程中没有观察到发射状或同心圆的白色裂纹特种,可见钢板中白点裂纹在低倍试片上的辨认是比较困难的。

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2.宏观断口试验

同样在超声波探伤中伤波严重和密集的位置取样,,在断口上可以发现鸭嘴型裂口。

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3.力学性能试验

对钢板进行Z向拉伸和Z向-40℃冲击试验,试验结果如表3,Z向拉伸断口有白斑的试样强度指标稍有下降,而塑性和冲击韧性指标下降明显。

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4.金相检验

在低倍试样确认为白点裂纹处取金相试样,有明显的的锯齿形特征,如图3所示

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通过金相检验结果表明,脆性夹杂物为1~1.5级,塑性夹杂物为0.5~1.5级,带状组织严重,达到3~4级

5.扫描电镜观察

用扫描电镜能谱分析白点裂纹附近不同的组织。结果表明:珠光体条带中锰含量较高,尤其是粒状贝氏体区,锰的质量分数达到2.51%,而基体中锰的质量分数仅为1.5%左右。

6.结论

(1)钢板拉伸试样断口面上白斑属性为白点缺陷,这种白点缺陷是在钢坯中形成的,轧制钢板时没有焊合而导致的二次白点。

(2)钢板中白点缺陷在低倍酸侵面上的特征不如高碳钢、合金钢和方、圆钢中白点明显。可以用超声波探伤和水平断口检验方法配合判断。也可以用金相检验和扫描电镜微观检验方法进一步确认。

(3)钢板中白点裂纹发生在珠光体条带粒状体贝氏区,带状组织提供了形成白点缺陷所需的组织应力。条带组织是由于锰(还有碳和硫)偏析造成的,这种偏析导致局部含氢量增高,提供了形成白点氢偏高的条件,在组织应力和局部氢偏高共同作用下产生白点缺陷。

(4)钢板中白点裂纹对纵横向力学性能影响不大,但显著降低z向塑性指标和冲击韧性值。

(5)尽管低碳低合金钢板不如高碳钢和合金钢容易产生白点缺陷,但不注意控制冶炼中氢含量和钢坯缓冷措施,也能产生白点缺陷。