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16Mng钢板拉伸断口分层缺陷的分析
杨丽珠， 陈联满， 徐道远
(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心，安徽马鞍山243000)
摘 要：对16Mng钢板拉伸断口分层缺陷进行了检验分析，分析表明层状断口是由较多细条状MnS夹杂物及马氏体组织引起的。
关键词：分层缺陷；断口；MnS；马氏体
对16Mng钢板进行生产检验时，发现其中3个批号的拉伸试样断口有分层，且部分力学性能低于标准要求。16Mng钢板的厚度为16mm。试样的编号为1、2、3。为找出分层原因，对3块试样的分层断口进行检验分析。
1 检验分析结果
1.1 力学性能
力学性能的检验结果见表1。
1.2 取 样
在断后的拉伸试样上分别各取断口、金相、硫印试样各1块，取样部位见图1。
图1 取样部位示意图
1.3 断口宏观分析
3块试样的拉伸断口均有明显的层状断裂特征，层沿着试样的宽度方向(钢板的纵向)近似平行分布。层区的断口颜色为灰白色和浅灰色相间分布，高低不等。剪切唇较平坦，呈浅灰色。3块拉伸断口的层区中心线与试样厚度的中心线大致重合。1号试样断口的宏观形貌见图2。
图2 1号试样断口的宏观形貌
1.4 硫印检验
试样经硫印检验，3块试样的中心部位均有不同程度的硫偏析，其中1号试样的硫印结果见图3。
图3 硫印组织
1.5 断口微观分析
3块断口的微观形貌相似，其中1号试样的微观形貌见图4。低倍组织[图4(a)]中层状断裂特征比较明显。高倍组织大同小异，断裂形貌为韧窝+准解理断裂，韧窝与准解理交替平行分布，层间可见条状硫化物夹杂[见图4(b)和(c)]。图中标记“S”为硫化物夹杂。夹杂物的能谱成分分析结果见图5，主要元素为S、Mn。
图4
1
号试样断口的形貌
图5 夹杂物的能谱分析
1.6 金相检验
批号20310与20312金相试样的中心部位都有纵向断续裂纹，裂纹边缘及其附近均有细条状MnS夹杂物，(见图6)，裂纹尾部有网状分布的MnS夹杂物，(见图7)。显微组织主要为铁素体+珠光体，呈带状分布，裂纹沿带状珠光体分布(图8)，珠光体带状区内有较多马氏体(图9)。在基体区和马氏体区分别进行了能谱的区域成分分析，分析结果见图10、11。可见，马氏体区的Mn、Si、S的含量明显高于基体。批号为20313的金相试样除未发现裂纹外，其它检验结果与批号20310与20312金相试样相同。3块试样的非金属夹杂物检验结果见表2。
图6 裂纹
图7 裂纹尾部
图8 组织
图9 组织
2 讨 论
断口宏、微观形貌呈明显的层状，层间有较多细条状MnS夹杂物。硫印检验表明，试样中心存在不同程度的硫偏析，与断口层间的MnS夹杂物相吻合。金相试样的中心部位有细条状MnS夹杂物，其中两块试样中心有裂纹，裂纹边缘及其附近均有条状MnS夹杂物。由此表明，层状断口的形成与MnS夹杂物有关[1]。显微组织呈带状分布，裂纹区及其附近有较多的马氏体，马氏体区的能谱区域成分分析表明，Mn、Si、S的含量明显高于正常基体，即马氏体区存在成分偏析。由图9中的网状分布的MnS夹杂物判断，这种成分偏析属于枝晶偏析。因此，带状区的马氏体形成应该与Mn、Si、S在枝晶处的成分偏析有关。
图10 基体的成分分析
图11 马氏体区的成分分析
由上述检验结果与分析，3个批号钢板的力学性能低于标准要求，这与拉伸试样的层状断口有关，而层状断口的出现是由较多细条状MnS夹杂物和马氏体组织引起的，MnS夹杂物和马氏体组织的形成与Mn、Si、S的枝晶成分偏析密切相关。
3 结 论
(1)拉伸试样出现层状断口是由较多细条状MnS夹杂物和马氏体组织引起的。
(2)MnS夹杂物和马氏体组织的形成与Mn、Si、S的枝晶偏析密切相关。
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