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钢板分层—《中厚板质量工程师手稿》—陈定乾著

2011-06-23 19:59阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1648505654

近来老有人打电话来，问“什么是钢板的分层（夹层）”，敬请大家看博文《中厚板质量工程师手稿》：
分层是钢板（坯）断面出现局部的缝隙，使钢板断面形成局部层状，是钢材中的一种致命性缺陷，钢板不得有分层，见图1。分层亦称夹层、离层，是钢材的内部缺陷。钢锭内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔或发生折叠,均可能引起钢材的分层，而不太合理的轧制压下规程又可能使分层加剧。
钢板分层—《中厚板质量工程师手稿》—陈定乾著
图
1 钢板分层 图2 厚板局部分层 图3 焊接后钢板分层 图4 加工后发现分层
根据产生原因的不同，分层所表现的部位形态也不同，有的隐藏在钢材内部，内表面与钢材表面平行或基本平行；也有的延伸到钢材表面,又在钢材表面形成沟纹状的表面缺陷。概括起来有2种形式：
第1种为开口型分层。这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现，一般在钢厂和制造厂里基本上能被复检出来。
第2种为封闭型分层。这种分层缺陷在钢材的断口中看不到，在制造厂内如果不进行逐张钢板100%超声波探伤，亦难以发现，它是一种处于钢板内部的封闭型分层。这种分层缺陷从冶炼厂带到制造厂，最后被加工制造成产品出厂。
分层缺陷的存在使分层区钢板承受载荷的有效厚度减少，降低了与分层同方向受载的承载能力。分层缺陷的边线形状尖锐，对应力作用非常敏感，会引起严重的应力集中。在运行过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温，就会在应力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。
一、开口型分层
某厂生产的板材分层是开口型分层，见图1钢板分层。从钢板的表面就可以分辨出来。不需要做实验，图1是某钢厂发运到中南某大型物流企业的板材照片，属于钢厂漏检产品，经销商提出质量异议后，钢厂直接报废了，经销商按废钢价销售给废钢企业使用。
1、 分层形貌
见图1。资料显示与钢种关系不大。
2、 分层原因分析
图5是正常的铸坯凝固过程纵向断面示意图。
钢板分层—《中厚板质量工程师手稿》—陈定乾著
图5 正常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图 图6 异常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图
从图6可以看见，A、B两点造成铸坯搭桥，在C点形成缩孔，产生中心线裂纹或中心疏松，轧制后可能出现分层缺陷。
二、封闭型分层
1、分层形貌
某厂生产的板材分层是封闭型分层，这种分层从钢板的表面分辨不出来。只能从拉伸断口以及超声波探伤才能发现。对D级船板进行生产检验时,发现其中多个批号的拉伸试样断口有分层,且对应的力学性能延伸率明显偏低。拉伸试样分层见图7，钢板切割后低倍发现分层图8。
钢板分层—《中厚板质量工程师手稿》—陈定乾著
图7 拉伸试样分层形貌 图8 钢板切面分层形貌
试样的拉伸断口均有明显的层状断裂特征,分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, 分层区以外的断口宏观形貌与正常断口相同。
2、 分层原因探讨
1）钢板超声波探伤：
钢板拉伸断口出现分层钢板，对其进行超声波探伤检查，探区的全面积内均有高低不一的断续的缺陷波显示,估计缺陷性质为非金属夹杂物引起的分层现象。
2） 低倍分析
通过对试样直接做厚度方向的低倍分析，发现在试样厚度方向的1/2处都存在着明显的黑线或黑带，说明中心存在中心偏析。
3） 钢板化学成分分析
在上述试样的1/4厚度处各取一个点和中心分层处取一个点进行钢材化学成分分析,以检验钢材内非金属含量和是否存在偏析现象。钢材的化学成分分析结果如表1所示。

 C
 Si
 Mn
 P
 S
中心分层处
 9.3
 26
 1.15
 14
 7.4
上表面
 9
 25
 1.09
 10
 5.07
下表面
 8.9
 24
 1.08
 11
 5.22
从表1

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