中碳微合金化钢中厚板表面裂纹形成机理的研究

微合金化钢连铸坯的热送与热装对节能与环保具有重要意义，但面临的主要问题是热装轧制后钢板表面经常出现裂纹，这种裂纹严重影响了热送热装及钢铁厂的物流，已成为制约生产的限制性环节。目前关于热轧板表面产生裂纹的研究有些文章，但多数是现场的统计及最终出现裂纹试样的分析，理论上均是小试样热态模拟研究，其热轧板表面裂纹产生的机理还不十分清楚，如裂纹产生的时机、原始铸坯裂纹与热轧板裂纹的关系等理论上没有的定量化阐述。本项目针对这一问题展开立项研究，以中碳微合金钢中厚板（船板钢等）表面裂纹为研究对象，通过更为接近实际生产的工业性实验，依次对热送热装工艺中连铸坯，中间坯、最终热轧板组织形貌、析出物组成、尺寸、数量等进行研究，找出热轧板表面裂纹产生与其组织、析出物及受力间的关系等，分析相应的工艺参数与热轧板表面裂纹间的关系，弄清热装热轧板表面裂纹产生机理。为微合金化钢最终热轧板表面裂纹的降低提供理论支持和指导。

综合运用马弗炉、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、热模拟试验机以及基于规则溶液的双亚点阵模型等方法，对中碳Nb-Ti微合金钢热送热装过程晶粒，组织及析出物演变规律和轧制后表面裂纹形成的机理进行分析，结果表明：采用电火花人工预制表面裂纹的方法研究热装微合金钢不同深度3，4，5，6mm下轧制七道次后，随着轧制道次增加，裂纹深度逐渐减小，而5个道次后到7个道次时，裂纹深度的变化趋近平衡，到7个道次的时候，裂纹深度只有0.2mm，已趋近于完全愈合。通过比较夹杂物颗粒的分布情况发现，随着与裂纹距离的增加，夹杂物颗粒逐渐变小，数量变多，含有预制裂纹的试样在轧制过程中会在裂纹周围形成明显的脱碳层，呈现出裂纹周围特有的组织特征。裂纹周边多为2-3μm的Si-Mn系复合夹杂物，随着与裂纹距离的增加，夹杂物颗粒逐渐变小，数量变多，裂纹表层夹杂物为1.5-3μm的Si-Mn系复合夹杂物，而基体为Ca-Mg-Al系复合夹杂物。轧制开裂裂纹周边无Si-Mn系复合夹杂物，多为Ca-Mg-Al系复合夹杂物，由此可以作为判定裂纹来源。裂纹附近为正常的铁素体+珠光体组织，无明显的带状组织。轧制处的裂纹多数为沿晶界开裂，无脱碳层，这表明裂纹在较低温度下生成，即在轧制过程中产生。而预制的裂纹有微量沿晶界开裂趋势，周边有明显的脱碳层，厚度为100μm左右。热轧板表面裂纹开裂机理为在第一，三道次下晶粒尺寸均匀，而第五道次时晶粒不均匀，第五道次裂纹周边晶粒尺寸为120μm左右，略大于基体晶粒尺寸90μm左右，分析认为该轧制道次下晶粒不均匀性可能是由于发生动态再结晶导致，轧制力，压下制度等因素引起。裂纹周边细小的析出物<14μm易导致产生裂纹，第五道次至第七道次裂纹仍是沿晶界扩展开裂。