馮紫萱

(陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司,漢中 ７２４２００)

摘 要:某 HPB３００鋼筋表面出現(xiàn)了翹皮、裂紋、折疊、掉肉等缺陷,通過宏觀分析、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡以及能譜分析等方法對(duì)表面缺陷形成的原因進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:大量的非金屬夾雜物是造成翹皮和裂紋缺陷的主要原因,軋輥槽形狀不規(guī)則是產(chǎn)生裂紋的另一原因;軋制過程的前面道次出現(xiàn)耳子或者過充滿導(dǎo)致產(chǎn)生折疊缺陷;軋制過程中外界金屬或其他物質(zhì)落在軋件表面,在后期加工過程中又脫落形成了掉肉缺陷.

關(guān)鍵詞:HPB３００鋼筋;表面缺陷;非金屬夾雜物;裂紋

中圖分類號(hào):TG１１５．２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):１００１Ｇ４０１２(２０１８)０７Ｇ０５１５Ｇ０４

    HPB３００熱軋 光 圓 鋼 筋 具 有 強(qiáng) 度 高、綜 合 性能好等優(yōu) 點(diǎn),是 建 筑 用 鋼 的 主 要 產(chǎn) 品,被 大 量 用作箍筋、分 布 筋,HPB３００ 鋼 筋 質(zhì) 量 的 好 壞 直 接關(guān)系著人們生命財(cái) 產(chǎn) 的 安 全,因 此 HPB３００ 鋼 筋質(zhì)量的控制非常重 要,除 了 化 學(xué) 成 分 和 力 學(xué) 性 能必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求 外,表 面 質(zhì) 量 也 要 求 不 能 有 翹皮、裂 紋、折 疊 等 缺 陷. 某 公 司 生 產(chǎn) 的 ?１０ mmHPB３００鋼筋出現(xiàn) 了 翹 皮、裂 紋、折 疊、掉 肉 等 缺陷,筆者 通 過 宏 觀 分 析、化 學(xué) 成 分 分 析、金 相 檢驗(yàn)、掃描電鏡以及能 譜 分 析 等 方 法 對(duì) 鋼 筋 表 面 缺陷形成的原因進(jìn)行 了 分 析,以 避 免 類 似 的 不 合 格品再次出現(xiàn).

１ 理化檢驗(yàn)

１．１ 宏觀分析

    HPB３００鋼筋表面翹皮、裂紋、折疊、掉肉等缺陷的宏觀形貌如圖１所示.

１．２ 化學(xué)成分分析

    在 HPB３００ 鋼 筋 表 面 缺 陷 處 取 樣,采 用ARL３４６０/AD直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果見表１.可見各元素含量均符合 GB１４９９．１－２００８《鋼筋混凝土用鋼 第１部分:熱軋光圓鋼筋»和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對(duì) HPB３００鋼筋化學(xué)成分的要求.

１．３ 金相檢驗(yàn)

１．３．１ 非金屬夾雜物

    在 HPB３００ 鋼 筋 缺 陷 處 依 據(jù) GB/T１３２９８－２０１５«金屬顯微組織檢驗(yàn)方法»取平行于鍛軋方向的縱截面試樣,磨拋后采用 GXＧ７１金相顯微鏡對(duì)試樣拋光態(tài)形貌進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)有大量長(zhǎng)條狀?yuàn)A雜物平行于鍛軋方向,如圖２所示.依據(jù) GB/T１０５６１－２００５«鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定———標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法»對(duì)非金屬夾雜物含量進(jìn)行評(píng)定,結(jié)果為 C類(硅酸鹽類)夾雜物.

１．３．２ 表面缺陷微觀形貌

    在 HPB３００ 鋼 筋 缺 陷 處 依 據(jù) GB/T１３２９８－２０１５取垂直于鍛軋方向的橫 截 面 試 樣,磨 拋 后 用４％(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精溶液侵蝕,然后進(jìn)行顯微組織形貌觀察.圖３a)是翹皮缺陷的微觀形貌,可見翹起部分明顯脫離鋼材表面,部分晶粒粗大不均勻;圖３b)是折疊缺陷的微觀形貌,可見折疊處下側(cè)有明顯脫碳現(xiàn)象和晶粒長(zhǎng)大跡象;圖３c)是裂紋和掉肉缺陷的微觀形貌,可見裂紋中間有明顯的顆粒狀?yuàn)A雜物;圖３d)是裂紋缺陷的微觀形貌,可見裂紋與鋼材表面角度較大,接近于垂直,且裂紋附近有夾雜物;圖３e)同樣是裂紋缺陷的微觀形貌,但裂紋與鋼材表面角度較小,裂紋附近處稍有脫碳現(xiàn)象和晶粒長(zhǎng)大跡象.這些缺陷的微觀形貌與宏觀下所觀察到的表面缺陷相符.

１．３．３ 顯微組織

    HPB３００鋼筋基體顯微組織為正常的珠光體＋鐵素體,無異常組織,如圖４所示.

１．４ 掃描電鏡及能譜分析

    對(duì) HPB３００鋼筋表面缺陷處和縱截面試樣的非金屬夾雜物進(jìn)行掃描電鏡(SEM)及能譜(EDS)分析,能譜分析位置及結(jié)果如圖５所示.可知缺陷處物質(zhì)主要是鋼材在后期熱加工過程中被氧化所形成的鐵的氧化物如圖５a),b)所示.由圖５c)可知,

    粗系超長(zhǎng)非金屬夾雜物主要為 SiOＧMnO 混合硅酸鹽類夾雜物.

２ 分析與討論

    從以上理化檢驗(yàn)的結(jié)果可知,HPB３００鋼筋表面缺陷主要有翹皮、裂紋、折疊、掉肉.翹皮是指鋼材表面有舌狀、魚鱗狀或是指甲狀薄疤黏在鋼材表面的金屬層,也叫結(jié)疤[１].表面結(jié)疤一般都是在軋制過程中形成的,軋制完成后需要通過水冷箱來控制吐絲溫度,表面缺陷部位易殘留冷卻水,而表面缺陷處抗銹蝕能力較弱,從而缺陷處會(huì)存在不同程度的銹蝕現(xiàn)象,即翹皮處存在紅銹.結(jié)疤從微觀形貌來分,一般分為無根結(jié)疤和有根結(jié)疤,無根結(jié)疤的底部與基體不相連,且邊緣清晰,分布無規(guī)律,脫碳不明顯;有根結(jié)疤一側(cè)翹起,另一側(cè)與基體相連[２],另外有根結(jié)疤相對(duì)于鋼材基體有明顯的脫碳或組織區(qū)別,這是因?yàn)橛懈Y(jié)疤和鋼材基體相對(duì)獨(dú)立,在軋制過程中,缺陷部位的冷卻速度和鋼材基體差別較大,導(dǎo)致顯微組織不同[３Ｇ４].結(jié)合理化檢驗(yàn)的結(jié)果可知,該 HPB３００鋼筋的翹皮部分有明顯脫碳和晶粒變大,屬于鋼坯中存在大量非金屬夾雜物造成的翹皮狀有根結(jié)疤[５].裂紋是一種常見的表面缺陷,它的存在會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的力學(xué)性能.煉鋼工序產(chǎn)生的裂紋一般比較短,呈斷續(xù)不規(guī)則分布,在隨后的鋼坯加熱和軋制過程中,裂紋內(nèi)部會(huì)呈現(xiàn)不同程度的脫碳現(xiàn)象,裂紋源周圍可能聚集著微量的鈣、硅等元素,結(jié)合金相檢驗(yàn)和能譜分析結(jié)果可知,圖３e)所示的裂紋缺陷是在煉鋼工序產(chǎn)生的;軋鋼工序產(chǎn)生的裂紋一般比較長(zhǎng),由于裂紋產(chǎn)生于軋鋼工序,所以裂紋內(nèi)部可能會(huì)卷入或壓入氧化鐵皮,大多數(shù)情況下軋鋼工序產(chǎn)生的裂紋會(huì)伴隨不同程度的折疊、結(jié)疤、劃線等表面缺陷,結(jié)合金相檢驗(yàn)結(jié)果可知,圖３d)所示的裂紋缺陷是在軋鋼工序產(chǎn)生的.

    該批 HPB３００鋼筋在煉鋼工序產(chǎn)生的裂紋,可能是鋼坯存在較多非金屬夾雜物缺陷,在后續(xù)的軋制過程中伴隨著大幅度的延伸,這些缺陷隨之產(chǎn)生裂紋;HPB３００鋼筋在軋鋼工序產(chǎn)生的裂紋,可能是軋輥槽形狀不規(guī)則,氧化鐵皮被壓入紅坯內(nèi)部造成的.折疊是指鋼材表面存在的沿軋制方向呈直線狀或者鋸齒狀的裂紋,折疊可能是單條或者多條相似的缺陷均勻分布在軋件表面,也可能是兩條平行折疊缺陷相鄰.軋制不當(dāng)是表面折疊產(chǎn)生的主要原因,在軋制前面道次出現(xiàn)耳子或者過充滿時(shí),在后面的軋制道次就會(huì)產(chǎn)生折疊,折疊部分與鋼材基體間有明顯的氧化鐵皮,且折疊部分脫碳明顯,基體脫碳

    不明顯[６Ｇ７].掉肉缺陷可能是軋制的過程中外界金屬或其他物質(zhì)落在軋件表面,在后續(xù)軋制時(shí)壓入軋件表面,但在后期加工過程中又脫落,形成掉肉缺陷.

３ 結(jié)論及建議

    HPB３００鋼筋表面翹皮、裂紋、折疊、掉肉缺陷形成的主要原因是:大量非金屬夾雜物造成翹皮狀有根結(jié)疤缺陷;大量非金屬夾雜物和軋輥槽形狀不規(guī)則導(dǎo)致裂紋缺陷;軋制過程中前面道次出現(xiàn)耳子或者過充滿導(dǎo)致產(chǎn)生折疊缺陷;軋制過程中外界金屬或其他物質(zhì)落在軋件表面,在后期加工過程中又脫落,形成掉肉缺陷.建議強(qiáng)化對(duì)鋼坯中夾雜物的處理能力,盡量生產(chǎn)高純凈度、無表面缺陷的連鑄坯;規(guī)范軋鋼工序各個(gè)環(huán)節(jié)的操作,定期檢查更換輥環(huán)、軋槽和導(dǎo)衛(wèi)等,落實(shí)頭尾剪切標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)[８Ｇ１０].

（文章來源：材料與測(cè)試網(wǎng)- 理化檢驗(yàn)－物理分冊(cè) > 54卷 > 7期 (pp:515-518)）