高建钢主要用于高层、超高层、大跨度等建筑,轻易出现Z向性能分歧(厚度拉伸主要表现为脆性断裂),严重影响产品合格率和交货期。需要加以分析和控制。
对试样分析厚度拉伸分歧试样断裂是忽然断裂、断口平齐、发亮、呈颗粒状,为脆性断口。进一步微观发现,端口有大量夹杂物聚集。
从夹杂物能谱分析看,夹杂物的主要成分是Nb、Ti的碳氮化物、MnS、Al和Ca的氧化物。其中Al和Ca的氧化物主要是钢水冶炼过程中产生,其它夹杂主要是铸坯凝固过程中偏析引起的。
Nb、Ti的碳氮化物夹杂颗粒状在钢板受到拉伸外力时,起到了裂纹源的作用。由于夹杂物与钢基体间应力传递的传递方式不同,受力下,夹杂物四周产生应力集中而引起塑性变形,于是夹杂物四周产生大量位错环,当位错环在外力作用下到达夹杂物和基体界面时,界面分离形成微孔,大量的微孔聚合时就成为裂纹。裂纹的扩展,沿一定的晶界面发展,形成理解面,由于理解面间相差一定的高度,交接处形成台阶,同号台阶不断聚合成更大的台阶,结果形成了河流花样,以至发生断裂。
MnS夹杂在轧制中沿轧制方向随着金属基体一起活动变形,最后变成条状或片状夹杂物从而引起钢板分层,当钢板受到厚度方向的拉应力,会导致钢板产生脆性断裂。
改进措施为:
1、控制好精炼过程造渣碱度及吹氩搅拌强度,促进成分均匀和钢种夹杂物上浮,进步钢水纯净度。
2、在尽量降低钢中硫含量的同时,采用Ca处理促进钢中硫化物变性,减少长条状硫化物对钢板性能的危害。
3、选择合适的浇注温度和速度,以利于钢液快速凝固,适当降低偏析。