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含铌微合金钢表面裂纹的产生及分析

人气:发表时间:2014/2/16 9:17:22

含铌微合金钢表面裂纹的产生及分析
目前,全世界含铌钢材年生产量接近300万吨,含钒钢材年生产量接近5000万吨。南京钢铁股份有限公司中厚板卷厂根据市场需求生产的铌、铌钛微合金化钢总体情况良好,性能较稳定,探伤合格率高,但是,部分轧制后的钢板表面会产生微裂纹。

南钢板卷厂含铌微合金钢板生产工艺流程为:150吨转炉→LF→(RH)→CC→炉卷轧机。通过采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对钢板微裂纹进行了观察和分析,找出了该类缺陷的产生原因及机理。

从铸坯裂纹表面、钢板“M”状裂纹及“发丝”状裂纹的成分分析可知:钢板表面裂纹附近Cu、As、P、S等杂质元素均较低,未发现夹杂物,表明裂纹不是由于保护渣带入的柱状晶低熔点化合物引起的开裂,也不是由P、S等元素偏析形成的低熔点化合物引起的开裂,可以确定该类微裂纹不是在结晶器内产生的;

观察发现,钢板表面裂纹均为沿晶界开裂,裂纹处观察到Nb(CN)、(NbTi)(CN)复合析出物富集,与铸坯Nb(CN)、(NbTi)(CN)复合析出物分布较为一致,表明二者具有因果关系;

对“M”状裂纹钢板金相组织分析表明,裂纹在入炉轧制前就已经存在,裂纹附近基体在加热过程中被氧化和脱碳。因此,钢板表面微裂纹主要源于铸坯二次冷却阶段产生的表面裂纹,并与含铌微合金钢的第三脆性温度区有关。这是由于含铌微合金钢中的Nb与C、N形成的化合物多而细小并沿晶界析出,提高了第三脆性区上限临界温度,加宽了第三脆性温度区间宽度,增加了塑性凹槽深度,降低了晶界结合能,增加了裂纹敏感性,使得连铸坯在二冷矫直中沿晶脆性断裂或后续轧制中产生裂纹。二冷矫直时,如矫直温度偏低,则会加剧微裂纹的产生;

随着钢中Ti含量增加,微裂纹的发生率明显降低。这是因为Ti、N形成的TiN析出有固氮的效果,减小了Nb形成氮化物的几率,使第三脆性区温度区间宽度变窄,塑性槽深度减小。由于TiN的形成温度较高,Nb(CN)形成温度较低,TiN可以作为新的析出相的核心,从而有效抑制了含Nb析出物多而细小的弥散析出,减少微裂纹的敏感性。

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