钢坯表面纵向应力大裂纹产生的原因

钢坯表面纵向应力大裂纹产生的原因

钢坯是钢铁工业中重要的原材料之一，广泛应用于各个领域。然而，在钢坯的生产和加工过程中，经常会出现表面纵向应力大裂纹的问题，这严重影响了钢坯的质量和使用效果。本文将从多个方面分析和探讨钢坯表面纵向应力大裂纹产生的原因。

钢坯表面纵向应力大裂纹的产生与钢坯的冷却过程密切相关。钢坯在冷却过程中会受到温度变化的影响，由于冷却速度的不均匀性，钢坯表面和内部会产生温度差异。这种温度差异会导致钢坯产生应力，而过大的应力就容易导致裂纹的产生。尤其是在快速冷却的情况下，钢坯表面的冷却速度更快，产生的应力更大，从而增加了表面纵向应力大裂纹的风险。

钢坯的内部组织和缺陷也会对表面纵向应力大裂纹的产生起到重要影响。钢坯的内部组织是由晶粒和晶界组成的，而晶粒的大小和排列方式会影响钢坯的力学性能。当钢坯内部存在过大的晶粒或晶界不饱满时，会导致应力集中，从而增加了表面纵向应力大裂纹的产生概率。此外，钢坯内部还可能存在气孔、夹杂物等缺陷，这些缺陷会使钢坯的强度和韧性下降，易于产生裂纹。

钢坯的加工工艺和设备也会对表面纵向应力大裂纹的产生起到一定影响。在钢坯的加工过程中，如轧制、拉拔等工艺会对钢坯施加应力，当应力超过钢坯的抗拉强度时，就会引发裂纹的产生。而加工

设备的不稳定性、磨损和疲劳等问题也可能导致钢坯在加工过程中产生应力集中，进而增加表面纵向应力大裂纹的风险。

环境因素也是导致钢坯表面纵向应力大裂纹产生的重要原因之一。钢坯在运输、储存和使用过程中会受到温度、湿度和气氛等环境因素的影响。例如，在高温高湿的环境下，钢坯容易发生氧化反应，产生氧化皮，而氧化皮的存在会增加钢坯的表面纵向应力，从而增加了裂纹的产生风险。

钢坯表面纵向应力大裂纹的产生原因是多方面的，包括冷却过程中的温度差异、钢坯内部组织和缺陷、加工工艺和设备以及环境因素等。为了降低表面纵向应力大裂纹的产生风险，可以采取一些措施，如优化冷却过程、改善钢坯的内部组织、控制加工工艺和设备的稳定性、加强环境管理等。通过对这些原因的深入研究和有效控制，可以提高钢坯的质量和使用效果，推动钢铁工业的发展。

碳素钢常见缺陷及形成

1 过热overheat 特征：钢板表面呈现大面积连续的或不连续的蓝灰色粗糙麻面或鳞片状翘皮，通常表面会出现一定深度的脱碳层，内部晶粒组织粗大，并伴有魏氏组织出现。 成因：钢坯在加热炉高温段停留时间较长或加温度过高，或者是家热炉内的氧化性太农，造成钢坯表面过度氧化。 影响：钢坯过热，使钢板表面产生一定深度的脱碳层，不仅使钢板表面严重粗糙，内部晶粒过分长大，而且严重降低了钢板力学性能和加工性能，使过程中易在钢板表面形成不规则、深度较浅的裂纹，对钢板的质量有致命的影响。 预防：（1）制定合理的加热制度，控制加热温度、加热速度和加热时间，防止钢坯产生过热（烧）现象；（2）控制炉内气氛，在保证燃料完全燃烧的前提下，尽量减少过剩的空气量，采取微正压控制，减少炉门的开启时间，防止冷空气吸入。 2 麻点pockmark 特征：在钢板表面形成局部的或连续的成片粗糙面，分布着大小不一、形状各异的铁氧化物，脱落后呈现出深浅不同、形状各异的小凹坑或凹痕。实例见图2-1~图2-7。 成因：由于钢坯加热后表面生成过厚的氧化铁皮（钢坯加热时有部分区域由过热现象）子轧钢之前没有得到清理或清理不彻底，在轧制之前氧化铁皮呈片状或块状等形态压入钢板本体；轧后氧化铁皮冷却收缩，在受到震动时脱落。，在钢板表面留下大小不一、形状各异、深浅不同的小凹坑或凹痕。此外，没其中的教友喷射或燃烧的气体腐蚀，也会形成焦油麻点或气体腐蚀麻点。 影响：对钢板表面质量的影响程度取决于麻点在钢板表面形成的凹坑或凹痕的深度及对钢板表面质量要求的严格程度。通常情况下，经过修磨清理后，其深度不超过相应标准规定者不影响使用。 预防：（1）按坯料规格及钢种的不同合理控制加热炉各段的加热温度，合理控制煤气（燃油）、空气配比，提高燃烧的充分性；（2）加热炉待温时要有效地控制烧嘴火焰的强度，避免火焰长时间对钢坯直接烧蚀；（3）保证高压水压力，确保除磷效果。 3 氧化铁皮压入rolled-in scale 特征：钢板表面压入的氧化铁皮可分为一次氧化铁皮和二次氧化铁皮，一次氧化铁皮多为会褐色Fe3O4鳞层；二次氧化铁皮多为红棕色FeO和Fe2O3鳞层组成。依压入氧化铁皮种类不同，压入深度有深有浅，其分布面积由大有小，多数呈块状或条状。实例见图3-1和图3-2。 成因：(1)加入时间过长，使得钢坯表面形成的氧化铁皮太厚而不易清除；（2）在轧制前，由于高压水压力不足或其他方面的原因，钢坯表面氧化铁皮未能得到有效的清理，造成钢坯在轧制过程中部分较厚或附着力较强的氧化铁皮呈片状或块状被压入钢板本体。 影响：氧化铁皮在钢板表面的压入深度和分布区域，通常情况下影响不如麻点。修磨后，一般不影响钢板的使用。 4 表面夹杂（渣）inclusion/lard 表面夹杂（渣）是钢板本体内嵌入或压入非本题异物的统称，分非金属夹杂（渣）、混合夹杂和金属夹杂三大类。 4．1 非金属夹杂（渣） non_metallic incusion/nonmetal lard 特征：不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和淡化物等嵌入钢板本体并显露于钢板表面的点状、片状或条状缺陷。 成因：（1）在炼钢过程中脱氧剂加入后形成的脱氧化合物，在凝固过程中来不及浮出、排除而残留于钢坯中，轧制后暴露于钢板表面；（2）炼钢中间包、钢包等的耐火材料崩裂，脱落后进入钢水，并随钢水铸入板坯，轧制后暴露于钢板表面；（3）由于连铸浇速度过快，

连铸板坯缺陷图谱及产生的原因分析(新)

第二篇连铸板坯缺陷(AA)

第二篇连铸板坯缺陷(AA) (1) 2.1表面纵向裂纹(AA01) (4) 2.2表面横裂纹(AA02) (6) 2.3星状裂纹(AA03) (7) 2.4角部横裂纹(AA04) (8) 2.5角部纵裂纹(AA05) (10) 2.6气孔(AA06) (11) 2.7结疤(AA07) (12) 2.8表面夹渣(AA08) (13) 2.9划伤(AA09) (14) 2.10接痕(AA13) (15) 2.11鼓肚(AA11) (16) 2.12脱方(AA10) (17) 2.13弯曲(AA12) (18) 2.14凹陷(AA14) (19) 2.15镰刀弯(AA15) (20) 2.16锥形(AA16) (21) 2.17中心线裂纹(AA17) (22) 2.18中心疏松(AA18) (23) 2.19三角区裂纹(AA19) (25) 2.20中心偏析(AA20) (27) 2.21中间裂纹(AA21) (28)

2.1表面纵向裂纹(AA01) 图2-1-1 1、缺陷特征 表面纵向裂纹沿浇注方向分布在连铸板坯上下表面，裂纹深度一般为2mm～15mm，裂纹部位伴有轻微凹陷。在连铸浇注过程中，当连铸板坯坯壳在结晶器内所受到的应力超过了坯壳所能承受的抗拉强度时，即产生表面纵向裂纹。表面纵向裂纹缺陷在结晶器内产生，出结晶器后若二次冷却不良，裂纹将进一步加剧。 2、产生原因及危害 产生原因： ①钢中碳含量处于裂纹敏感区内； ②结晶器钢水液面异常波动。当结晶器钢水液面波动超过10mm时，表面纵向裂纹缺陷易于产生； ③结晶器保护渣性能不良。保护渣液渣层过厚、过薄或渣膜厚薄不均，使连铸板坯凝固壳局部过薄而产生表面纵向裂纹； ④中间包浸入式水口与结晶器对中不良，钢水产生偏流冲刷连铸板坯凝固壳，而产生表面纵向裂纹。 危害：轻微的表面纵裂纹经火焰清理后均能消除；表面纵向裂纹严重时可能会造成漏钢；表面纵向裂纹若送热轧进行轧制可能导致热轧产品出现分层、开裂缺陷。 3、预防及消除方法 ①控制好钢中碳含量，使钢中碳含量不在裂纹敏感区； ②减少结晶器钢水液面异常波动，将结晶器钢水液面波动控制在±5mm以内； ③选择合适的结晶器保护渣； ④保证中间包浸入式水口与结晶器对中，防止钢水出浸入式水口侧孔后出现偏流。 4、检查判断 肉眼检查，必要时用钢卷尺测量裂纹长度及其分布位置；

板坯缺陷的种类形态、成因及处理办

板坯常见缺陷的形态成因及处理方法 技术质量部 2010年8月12日

前言 近年来，我国中厚板的生产规模有了大幅度增长，随着市场竞争的激烈，产品质量能够满足客户的需求，节约成本成为企业的核心竞争力。由于连铸钢坯质量决定最终产品质量，因此钢坯质量的检查和判定对钢坯质量控制以及钢板质量控制有着重要的作用，目前钢坯的质量检验主要依靠检验人员的现场观测和低倍硫印的检验。 本书由长期从事产品质量管理方面的专家、学者和有着丰富经验的现场检查判定人员通过较长时间的现场跟踪，对缺陷和生产过程的分析研究后，共同参与编写的，旨在通过概述的编写和出版为有关人员提供参考和借鉴。 本书立足于我公司的生产实际情况，以钢板质量为目标，连铸坯质量控制为核心的钢坯缺陷为例，对钢坯缺陷的形态、产生原因、影响以及处理办法给予了介绍。随着今后钢种数量的增多和生产方式的多样化，需要对本书不断的补充和丰富。本书将适时做进一步的补充，欢迎和感谢读者提出宝贵意见和建议。 限于编著者水平，书中难免有不足之处，望读者批评指正，编者不胜感激。

目录 一、表面缺陷 (1) 1、纵向裂纹 (1) 2、横向裂纹 (3) 3、角部横裂纹 (5) 4、角部纵裂纹 (6) 5、窄面横裂（侧裂） (7) 6、星状裂纹 (9) 7、表面夹杂 (10) 8、划伤 (11) 9、豁口 (12) 10、重接 (13) 11、毛刺 (14) 二、内部缺陷 (16) 1、皮下裂纹 (16) 2、皮下气泡 (18) 3、缩孔 (19) 4、角裂纹 (21) 5、三角区裂纹 (23)

6、中心裂纹 (24) 三、形状缺陷 (25) 1、鼓肚 (25) 2、凹陷 (26) 3、不平度 (27)

表面裂纹

表面裂纹 表面裂纹是最重要的一类连铸坯缺陷。轻微的表面裂纹需要清理，否则造成轧材缺陷；严重的可能引起漏钢、铸坯断裂等事故。根据表面裂纹的走向、位置不同一般分为表面纵裂、角纵裂（或称偏离角纵裂）、表面横裂、角横裂、星状裂纹等。分析裂纹一般从内因和外因两方面着手。这里外因是指铸坯的外部约束条件，包括强制变形、压力、摩擦力等。内因指铸坯的收缩、塑性及影响塑性的缺陷。 1.表面纵裂、粘结 表面纵裂见于板坯宽面中部或接近宽度1/4处的大范围内。长度从几十毫米到通坯长不等。这是一种典型的表面缺陷，一般认为是在结晶器中产生。粘结指局部坯壳与结晶器壁粘在一起(不脱模)，继续拉坯时坯壳在粘连处下部断裂。初生坯壳在弯月面形成后，被钢水静压推向结晶器壁，隔一层渣膜贴在结晶器壁上。随着结晶器对坯壳的冷却，坯壳不断长厚并降温收缩。这种收缩或收缩的趋势会受到紧贴着的结晶器壁的阻碍，既摩擦力（图3a）。这种摩擦力传递到坯壳内部形成的剪应力或拉应力是造成纵裂纹的外部条件。初生坯壳收缩量越大，纵裂的 趋势就越大。在纵的方向上结晶器振动速度与坯壳的速度差(v m -v c )也会产生摩擦 力（图3b）。有液渣膜存在时，表现为牛顿摩擦： τ f =η(v m-v c)/δ（3－） 这里，τ f 是摩擦剪应力；η是液渣粘度；v m为结晶器振动速度；v c为坯壳运动速度（拉坯速度）；δ是液渣膜厚度。 （a）(b)

图3 坯壳在结晶器中受力示意图 纵裂纹产生的另一个机制与热应力引起弯曲现象类似。初生坯壳的外表层最先凝固、最先经历剧烈的收缩、温度比内层低。当内层经历剧烈的收缩的时候，外表层已不太收缩了；但此时外表层温度低刚性大，制约了内层的收缩；在内层产生拉应力。按这种机制产生的纵裂经常不暴露到铸坯表面，而是在皮下。冷坯表面一般有一道对应的凹陷。 坯壳内部的剪应力和正应力对应着应变。当此应变不超过坯壳的临界应变时不会产生裂纹；否则可能产生裂纹。坯壳的临界应变可以理解为裂纹形成的内部条件。这个临界应变往往不是一个完整材料的临界应变，而是含有各种宏观和显微缺陷的初生坯壳的临界应变。振痕、划伤、局部高温、晶界、偏析等都可能决定此临界应变。 以上两种机制描述了初生坯壳内产生纵裂相关应力应变的原理。由此可以找到有效的控制措施。使我们跳出“传热不均－坯壳厚度不均匀－裂纹”的鸡生蛋蛋生鸡怪圈。横向和纵向裂纹的原理是一样的。只不过横向裂纹首先表现出的现象是粘结。所以这里分析的因素对粘结一般是适用的。 了解了纵裂和粘结的机制，我们可以从两个方面分析其影响因素和控制措施。一类是影响坯壳的抗裂纹性的，另一类是外部的约束或影响。以下的影响因素并不都是控制措施。 钢水碳C含量碳素钢凝固后的包晶相变（图3）大大加剧了坯壳降温过程的收缩，是裂纹的本源。实践表明亚包晶钢裂纹倾向最大。这是因为过包晶钢③的包晶反应是L+δ→γ，有液相参加，液体可补缩。这时的相变收缩可以不体现出坯壳的收缩。亚包晶钢①的包晶反应是δ→γ，没有液相参加，也没有液体可补缩。此时的相变收缩必须由坯壳自身消化，或者整体缩小或者内部形成空洞（裂 纹源）。铁碳相图上的亚包晶区C为0.09～0.17%。实际生产中由于其它元素的贡献和较大的冷却速度，C含量在0.08～0.13%的钢种最容易出现裂纹。随着 钢铁材料技术的发展，对钢的成分性能要求越来越严格，成分范围越来越小。连铸人很难也不应该因为纵裂来左右钢种的成分设计，只能接受最多是一种利用。

轧钢裂纹

(1)炼钢方面。钢中硫、磷含量高，钢的强度、塑性低；铸锭浇铸(模铸、连铸)温度过高，浇铸速度过快，铸流不正；钢锭模、结晶器设计不合理；冷却强度不足或冷却不均，造成激冷层薄或局部应力过大；钢锭模有严重缺陷或保温帽安装不良造成钢锭凝固过程悬挂；保护渣性能不佳，模子潮和各种浇铸操作不良都能造成钢锭表面质量不佳，在钢材上形成裂纹(图2)。 (2)轧钢(锻造)方面。钢锭、钢坯加热温度不均或过烧造成裂纹；高碳钢加热或冷却过快，火焰清理或火焰切割钢材温度过低造成炸裂；钢材矫直应力过大，矫直次数过多而又未进行适当热处理时易产生矫裂；冷拔管、线钢料热处理不良或过酸洗造成裂纹；钢件在蓝脆区剪切易剪裂；焊接工艺不当造成焊缝或热影响区裂纹。 裂纹直接影响钢材的力学性能和耐腐蚀性能，成品钢材不允许裂纹存在。对于裂纹可以进行磨修，磨修后钢材尺寸应符合标准规定。为了防止或减少钢材裂纹，一是要改进炼钢、轧钢和钢材深加工及有关工序工艺操作；二是对钢坯缺陷部位要进行重点清理，对重要用途钢坯可以进行扒皮处理。 缩孔残余钢水凝固过程中，由于体积收缩，在钢锭或连铸坯心部未能得到充分填充而形成的管状或分散孔洞。在热加工前，因为切头量过小或缩孔较深，造成切除不尽，其残留部分称为缩孔残余(图3)。 缩孔残余分布在钢锭上部中心处，并与钢锭顶部贯通的叫一次缩孔。由于设计的钢锭模细长或上小下大，在浇铸凝固过程中，钢锭截口以下锭中心仍有未凝固的钢水，凝固后期不能充分填充，形成的孔洞叫二次缩孔。一次缩孔和二次缩孔有本质差别，前者只出现在钢锭头部，后者在钢锭上、中、下部位都有可能出现。一次缩孔酸洗试片中心区域呈不规则的折皱裂缝或空洞。在其上或附近常伴有严重的夹渣、成分偏析和疏松。二次缩孔孔洞中或附近没有夹渣，但有偏析生成碳物。一次缩孔残余和空气

钢材常见质量问题

钢材常见质量问题有三种： 一、表面质量缺陷 1、表面裂纹：指钢材表面呈直线形的裂纹现象，一般应与锻造或轧制方向一致。形成原因：主要是因为在加工（锻造、轧制、热处理调质）过程中因表面过烧、脱碳、疏松、变形和内应力过大以及表面硫、磷杂质含量较多而产生的发纹、热裂纹和冷裂纹。 表面裂纹可以通过肉眼观察、酸洗、磁粉探伤、着色检验和金相等方法检验出来。在确认裂纹时，必须注意区分钢材表面的氧化皮本身质脆疏松经过轻微弯曲而呈现的裂纹，而钢材本身并没有裂纹。 2、重皮与折叠：钢材表面黏结的呈“舌状”或“鳞状”的金属薄片，在局部表面形成重叠，有明显的折叠纹。 形成原因：在热加工过程中由于钢坯上的飞边、毛刺、凹陷、夹杂物、皮下气孔和表面疏松等，在热变形时金属流变，开口于表面形成重皮与折叠。 3、耳子：指钢材表面沿轧制方向延伸的凹起。 形成原因：轧机孔型间隙过大，使钢材表面沿孔隙形成凸起。 4、刮伤：也叫划伤，指钢材表面在外力作用下呈直线或弧形的沟痕（可见到沟底）。 二、内部缺陷 1、偏析：实际上是钢中化学成分不均分现象的总称。在酸浸试样上，当偏析是易蚀物质或气体夹杂聚集是呈颜色深暗、形状不规则、略显凹陷、底部平坦，并有很多密集微孔的斑点，若为抗蚀元素聚集，则呈颜色浅淡，形状不规则，比较光滑的微凹斑点。根据偏析出现的位置和形状，通常把它们归纳为以下几类： ①中心偏析：出现在中心部分，呈形状不规则的深暗斑点。 ②锭型偏析：集中在一条宽窄不同、具有原钢锭横截面形状（一般为方形）的闭合带上的深暗色斑点，所以锭型偏析也叫方框偏析。 ③点状偏析：斑点一般较大，呈颜色较深、略显凹陷的图形，椭圆形或瓜子形。一般分布的，称为一般点状偏析：分布在钢材边缘部分的，叫做边缘点状偏析。形成原因：偏析是在钢锭浇注凝固过程中，由于选择结晶和扩散作用引起某些元素的聚集。偏析是一般生产情况下无法避免的。 2、疏松：钢材内部的孔隙，这种孔隙在低倍样上一般呈现不规则多边形，底部尖狭的凹坑，通常多出现在偏析斑点之内。严重时，有连成海绵状的趋势。根据疏松分布的情况把它们分为中心疏松和一般疏松两大类： ①中心疏松：在低倍试样中心部位呈集中的空隙和暗黑小点。纵向断口上呈轻微夹层，在显微镜下可以看到中心疏松处珠光体增多，说明中心疏松处含碳量增多。 ②一般疏松：在低倍试样上组织致密，呈分散的小孔隙和小黑点。孔隙多呈不规则的多边形或图形，分布在除了边沿部分以外的整个断面上。 中心疏松一般出现在钢锭头部和中部，和一般疏松的区别在于分布在钢材断面和中心部位而不是整个截面。通常含碳量越高的钢中，中心疏松越严重。 形成原因：钢锭在凝固过程中，由于晶间部分低熔点物质最后凝固收缩和放出气体产生空隙，而在热加工过程中未配焊管。 在钢中，轻微的偏析，较高的疏松级别是可以允许存在的。 3、夹杂：夹杂分金属夹杂和非金属夹杂。

应力腐蚀裂纹产生的原因

应力腐蚀裂纹产生的原因 1. 引言 应力腐蚀裂纹是一种常见的金属材料失效形式，特别是在高应力和腐蚀介质的作用下。它对结构的安全性和可靠性造成了严重威胁。了解应力腐蚀裂纹产生的原因对于预防和控制这种失效形式具有重要意义。本文将从应力和腐蚀两个方面，详细探讨应力腐蚀裂纹产生的原因。 2. 应力的作用 应力是应力腐蚀裂纹产生的主要原因之一。当金属材料受到外部加载或内部应力作用时，其原子结构发生变化，形成了应力场。这种应力场会影响金属材料的电化学反应，加速了腐蚀的发生。特别是在高应力的作用下，金属材料的耐腐蚀性能大大降低，容易形成裂纹。 2.1. 高应力 高应力是引发应力腐蚀裂纹产生的主要原因之一。金属材料在受到外力加载或内部应力作用时，其应力值超过了其材料的强度极限，就会产生塑性变形。这种塑性变形会导致金属材料的晶粒位移和形变，从而产生内应力。这些内应力与腐蚀介质的作用相互结合，形成了应力腐蚀裂纹。 2.2. 应力集中 应力集中也是引发应力腐蚀裂纹产生的重要原因。当金属材料存在缺陷、凹坑、划痕等表面缺陷时，应力会在这些缺陷处集中。由于应力集中导致的应力增加，使得金属材料更容易受到腐蚀介质的侵蚀，从而加速了应力腐蚀裂纹的形成。 3. 腐蚀的作用 腐蚀是应力腐蚀裂纹产生的另一个重要原因。腐蚀介质对金属材料的腐蚀作用会导致金属表面发生化学反应，产生金属离子和电子。这些金属离子和电子在应力的作用下，会引起金属表面的局部电化学腐蚀，从而形成腐蚀裂纹。 3.1. 腐蚀介质 腐蚀介质是引发应力腐蚀裂纹产生的重要因素之一。不同的腐蚀介质对金属材料的腐蚀性能有所差异。一些腐蚀介质具有较强的腐蚀性，能够迅速侵蚀金属材料的表面，形成腐蚀裂纹。而一些腐蚀介质在特定条件下，如温度、压力等的改变，会导致金属材料的腐蚀性能发生变化，加速了应力腐蚀裂纹的形成。

裂纹原因分析

裂纹 裂纹是锻压生产中常见的主要缺陷之一，通常是先形成微观裂纹，再扩展成宏观裂纹。锻造工艺过程〔包括加热和冷却〕中裂纹的产生与受力情况、变形金属的组织构造、变形温度和变形速度等有关。锻造工艺过程中除了工具给予工件的作用力之外，还有由于变形不均匀和变形速度不同引起的附加应力、由温度不均匀引起的热应力和由组织转变不同时进展而产生的组织应力。应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件；金属的组织构造是裂纹产生和扩展的内部依据。前者是通过对金属组织及对微观机制的影响而对裂纹的发生和扩展发生作用的。全面分析裂纹的成因应当综合地进展力学和组织的分析。〔一〕形成裂纹的力学分析在外力作用下物体内各点处于一定应力状态，在不同的方位将作用不同的正应力及切应力。裂纹的形式一般有两种：一是切断，断裂面是平行于最大切应力或最大切应变；另一种是正断，断裂面垂直于最大正应力或正应变方向。至于材料产生何种破坏形式，主要取决于应力状态，即正应力σ 与剪应力τ之比值。也与材料所能承受的极限变形程度εma*及γma*有关。例如，①对于塑性材料的扭转，由于最大正应力与切应力之比σ/τ=1是剪断破坏；②对于低塑性材料，由于不能承受大的拉应变，扭转时产生45°方向开裂。由于断面形状突然变化或试件上有锋利缺口，将引起应力集中，应力的比值σ/τ有很大变化，例如带缺口试件拉伸σ/τ=4，这时多发生正断。下面分析不同外力引起开裂的情况。 1.由外力直接引起的裂纹压力加工生产中，在以下一些情况，由外力作用可能引起裂纹：弯曲和校直、脆性材料镦粗、冲头扩孔、扭转、拉拔、拉伸、胀形和内翻边等，现结合几个工序说明如下。弯曲件在校正工序中〔见图3-34〕由于一侧受拉应力常易引起开裂。例如*厂锻高速钢拉刀时，工具的断面是边长相差较大的矩形，沿窄边压缩时易产生弯曲，当弯曲比拟严重，随后校正时常常开裂。镦粗时轴向虽受压应力，但与轴线成45°方向有最大剪应力。低塑性材料镦粗时常易产生近45°方向的斜裂〔见图片8-355〕。塑性好的材料镦粗时则产生纵裂，这主要是附加应力引起的。工件的几何形状对应力分布有明显影响。例如，拉伸试棒在缩颈形成前各处可以视为受均匀的单向拉应力，一旦形成缩颈后，缩颈外表就受三向拉应力；镦粗时也有类似的情况，只是应力的符号相反。 图3-34 拔长时外表纵向裂纹形成过程示意图 图片8-355 MB2镁合金锻件外表裂纹 我们曾经对图3-35所示的凹凸两种试样进展镦粗。镦粗后在凸形的试样上出现45°剪裂〔见图3-35b〕。其主要原因是由于沿表层分布的力除沿轴向对两者都有压应力外，对于凹形试件还有径向应力分量〔压应力〕产生，而对于凸试件则由于存在径向压应力而产生切向拉应力，前者对表层纵向开裂起阻止作用，后者对表层纵向开裂起促进作用。生产上采用铆镦的方法锻高速钢，从力学上分析也是利用中凹的工件，使镦粗时不易出现纵裂。 另外，矩形断面毛坯在平砧下拔长时产生的对角线裂纹也是切应力引起的。 2.由附加应力及剩余应力引起的裂纹 压力加工生产中，大多数裂纹都是由附加应力作用产生的，附加应力主要是由两种原因引起的。 ①变形不均匀；②变形时金属流速不均匀。结合几个典型工序介绍如下： 〔1〕由变形不均匀引起的附加应力 一般材料镦粗时侧外表产生纵向裂纹，是由于外表受切向拉应力作用的结果，而这种切向拉应力是由于镦粗时变形不均匀引起的附加应力。镦粗时中心区〔Ⅱ〕的变形大，而周边区〔Ⅲ区〕

应力开裂裂纹特征

应力开裂裂纹特征 一、应力开裂裂纹的概念和分类 应力开裂是指物体在受到外部作用力时，由于其内部存在一定的应力 集中，导致物体表面出现开裂现象。这种开裂现象被称为应力开裂。 而在应力开裂中，如果出现了明显的断口，则称为应力开裂断口或者 是应力腐蚀断口。 根据不同的应力来源和作用方式，可以将应力开裂分为以下几类： 1. 静态载荷下的静态强度破坏 2. 动态载荷下的疲劳破坏 3. 热载荷下的热疲劳破坏 4. 腐蚀环境下的腐蚀开裂 二、应力开裂裂纹形貌特征 在实际工程中，由于材料本身质量和制造工艺等因素影响，会导致材 料内部存在缺陷或者是微小孔洞等缺陷。当外部作用力引起局部应变时，这些缺陷就可能会成为损伤生长源并形成微小的裂纹。随着外部 作用力不断增加，这些裂纹就会逐渐扩展并形成明显的应力开裂裂纹。

应力开裂裂纹的形貌特征主要包括以下几个方面： 1. 裂纹起始点：应力开裂裂纹通常都是从材料表面或者是内部的缺陷 处开始发生，这个位置被称为裂纹起始点。在金属材料中，通常都会 出现一些微小孔洞或者是夹杂物等缺陷，这些缺陷就是应力开裂的最 常见起始点。 2. 裂纹扩展方向：应力开裂裂纹的扩展方向与外部作用力的方向有关。如果外部作用力垂直于材料表面，则裂纹扩展方向通常也是垂直于表面；如果外部作用力与材料表面夹角较小，则裂纹扩展方向可能会呈 现出一定的倾斜。 3. 裂纹长度和深度：随着外部作用力不断增加，应力开裂裂纹会逐渐 扩展并加深。如果不及时处理，则可能导致整个构件失效。因此，在 实际工程中需要通过对应力集中区域进行加强或者是采取其他措施来 防止裂纹的扩展。 4. 裂纹形状：应力开裂裂纹的形状通常都是不规则的。这是由于材料 内部存在着各种不同形状和大小的缺陷，而这些缺陷会对应力集中区 域产生影响，导致裂纹形状不规则。 三、应力开裂裂纹的危害和预防措施

连铸坯发纹裂纹产生的原因

连铸坯发纹裂纹产生的原因 连铸坯发纹裂纹是指在连铸过程中，坯料表面产生裂纹的现象。这种 现象在连铸过程中非常常见，如果没有正确的处理，会影响连铸坯的质量 和后续加工工艺，甚至可能导致产量的降低。连铸坯发纹裂纹的产生原因 非常多样化，主要包括以下几个因素。 首先，连铸坯发纹裂纹的产生与坯料的化学成分有关。在连铸过程中，如果坯料中含有不溶于钢液的硬质夹杂物，这些夹杂物会被硬质粒子剪切 或滚动而产生裂纹。此外，坯料中如果含有超过允许值的硫、磷等元素， 会导致钢液的黏度增加，使连铸过程中液面波动较大，从而增加坯料表面 的应力，进一步促进裂纹的发生。 其次，连铸坯发纹裂纹的产生与连铸工艺参数有关。连铸过程中的拉 速度、浇注速度、结晶器冷却剂的喷射速度等参数的过大或过小都会导致 连铸坯表面产生应力，从而引发裂纹的产生。此外，连铸过程中，如果坯 料温度过低或结晶器冷却不均匀，也会导致坯料表面产生裂纹。 再次，连铸坯发纹裂纹的产生与结晶器的表面状况有关。结晶器的表 面状况会直接影响连铸坯表面的光滑度和均匀度。如果结晶器表面存在磨损、凹凸不平等缺陷，会导致连铸坯表面产生过多的应力，从而引发裂纹 的产生。 此外，连铸坯发纹裂纹的产生还与连铸辊的形状和磨损程度有关。连 铸辊的形状不合理或磨损过度会导致钢坯的厚度不均匀，在拉伸过程中产 生裂纹。在连铸工艺中，如果连铸辊的温度过高或过低，也会导致连铸坯 的拉伸和表面温度不均匀，从而引发裂纹的产生。

最后，连铸坯发纹裂纹的产生还与工艺操作和设备维护有关。操作不 当会导致坯料表面的应力增加，设备维护不到位会降低连铸过程的稳定性，从而增加坯料发纹裂纹的风险。 为了减少连铸坯发纹裂纹的发生，可以采取以下措施： 1.优化坯料的化学成分，减少夹杂物的含量，控制硫、磷等元素的含量。 2.合理调整连铸工艺参数，包括拉速度、浇注速度、结晶器冷却剂的 喷射速度等，以减小坯料表面的应力。 3.对结晶器进行检修和维护，保持其表面的光滑度和均匀度。 4.定期检查和更换连铸辊，确保其形状和磨损程度符合要求。 5.加强操作培训并建立科学的操作规范，确保操作人员的技术熟练和 规范操作。 6.加强设备的日常维护和保养，确保连铸设备的正常运行和稳定性。 综上所述，连铸坯发纹裂纹的产生原因非常复杂，涉及到坯料的化学 成分、连铸工艺参数、结晶器表面状况、连铸辊的形状和磨损程度，以及 工艺操作和设备维护等因素。为了减少裂纹的产生，需要采取一系列的措施，从化学成分控制到工艺参数调整和设备维护，全面提升连铸坯的质量。

圆钢表面裂纹的原因分析及解决措施

圆钢表面裂纹的原因分析及解决措施 摘要：造成圆钢表面裂纹原因有众多，主要包括是轧钢阶段温度控制不符合 要求，轧机孔型不合理以及轧辊质量等问题，若不能及时改善解决该类问题则会 直接影响圆钢生产质量，对轧钢企业而言极其不利的。基于此，本文将以圆钢表 面产生裂纹原因为出发点，通过查阅相关资料总结出引起圆钢表面裂纹原因，并 针对性的提出解决措施，包括加强轧机组管理、优化加热工艺技术、确保轧辊质 量等，希望能够提高轧钢企业生产质量水平，促使轧钢企业稳定发展。 关键词：圆钢；表面裂纹；轧辊；措施 随着我国各项技术不断成熟，工业水平明显得到提升，近几年，钢材冶炼技 术也进一步突破难点，各个轧钢厂产量逐年递增，为此我国钢材市场质量逐渐规范，并统一钢材标准件规格，确保钢材应用范围得到明显普及。圆钢作为钢材种 类中常见的一种，常用于机械加工、汽车零部件等领域中，每年都需要大量圆钢 材料。但同时，随着机械加工、汽车零部件等领域逐步规范化、复杂化、专业化，对圆钢质量明确新的质量要求，无论是内部钢材性能质量还是表面质量都需要达 到相关标准。在圆钢生产过程中表面裂纹是常见缺陷之一，对圆钢使用性能带来 一定影响，不仅导致钢坯成材效果受到影响，同时还会对圆钢机械加工产生严重 影响。所以，在进行圆钢生产时，就必须重视圆钢表面裂纹产生的原因，并对其 进行分析并找出对应的防治措施，避免由于表面缺陷原因降低圆钢生产质量。 1.圆钢生产表面裂纹的原因 1.1圆钢生产过程中钢坯加热不符合质量要求 在生产圆钢过程中，钢坯加热质量直接影响轧制阶段工作和圆钢生产质量。 若在钢坯加热过程中加热温度不符合要求，不仅影响热轧工序正常开展，还会导 致钢坯加热温度与工艺生产要求不符合导致轧件工导致缺陷，一般情况下，导致 该现象主要是由于在加热钢坯过程中无法有效控制温度，造成钢坯缺乏一定塑性，

钢材表面缺陷问题原因分析

钢材表面缺陷问题原因分析 1裂纹 A．缺陷特征：裂纹一般呈直线形，有时呈“Y”形，其方向多与轧制方向一致，但也有其他方向，一般开口处为锐角。 B．产生原因：钢锭的皮下气泡、未清理的裂纹及非金属夹杂物等在轧制中破裂或延伸就形成裂纹，钢锭的内裂纹在轧制中扩大并暴露于表面也形成裂纹。钢锭、钢坯加热不均或钢温过低及轧制不正确，各部分延伸宽展不一致，也会产生裂纹。高碳钢及合金钢由于加热速度过快或冷却不当，也会产生裂纹。 2划伤（划痕） A．特征：沿轧制方向上纵向的细长凹下缺陷，其形状和深浅、宽窄随产生的原因不同而异。 B．产生原因：它是由于钢材的氧化铁皮、金属颗粒或其它异物积聚在导卫装置内，与高温高速的轧件接触而刮伤，或由于导板安装不当及其异常损耗，保养不好等。 3折叠 A．特征：沿轧制方向与钢材表面有一定倾斜角、近似裂纹的缺陷称折叠，一般呈直线状，也有锯齿状，出现在钢材的局部或全长，深浅不一，内有氧化铁皮，有时也呈舌状，有规律连续分布在钢材表面上。钢材表面局部重叠，有明显的折叠纹。 B．产生原因：钢材在锻、轧过程中产生的飞边、毛刺、皱折和尖锐棱角等，在继续轧制时压入金属内部，则形成折叠。初轧时形成的耳

子在轧制过程中被压倒也会形成折叠缺陷。清理原料表面缺陷时，若深宽比不合适也会出现折叠缺陷。 4耳子 A．特征：在钢材表面上，与孔型开口处相对应的地方，出现顺轧制方向的凸起称为耳子，有的是单边的，有的是双边的，有的贯穿钢材全长，有的局部的。耳子一般底宽顶窄，凸起宽度大而高度小。B．产生原因：轧机调整不当，导卫板安装偏斜、松动或尺寸过大以及轧辊窜动等原因造成轧件在孔型内过充满形成的。 5结疤（重皮） A．特征：一般呈舌状、块状或鱼鳞状的翘起薄片，不规则分布在钢材的表面，面积大小与厚度不等，外形轮廓不规则，有单个和多个连片的。其中一种是与钢的本体相连结，并折合到表面上不易脱落；如轧制产生的结疤与钢的本体连接，不易翘起和张开，另一种是与钢的本体没有连结，粘合到表面易于脱落，下面有夹杂物，翘起的结疤又称为翘皮。 B．产生原因：由于原始钢锭、钢坯表面残存的夹渣、凹坑、重皮以及表面清理深宽比不符合要求或清理后的凹坑有尖锐棱角，轧制后形成较薄、扁平的分层而成结疤。 6焊痕 A．特征：一般出现在钢材的两端，呈疤痕状等，不规则分布钢材的端部，外形轮廓不规则。 B．产生原因：初轧钢材截面尺寸大，采用火焰切割，在钢材的端部

板坯表面纵裂纹的原因及控制措施

板坯表面纵裂纹的原因及控制措施 摘要：通过对安钢第一炼轧厂板坯连铸工艺分析，认为引起板坯纵裂纹的主要原因是钢水成分和质量、结晶器冷却强度、保护渣性能及其吸收夹杂物后成分和性能变化等。通过采取措施使板坯的表面纵裂纹得到有效的控制，纵裂纹发生率由1.9%控制到0.55%左右。 关键词：连铸板坯纵裂纹保护渣 连铸板坯的表面纵裂纹是影响铸机产量和铸坯质量的主要缺陷。它的出现，轻者须进行精整；严重的导致漏钢或铸坯报废，影响铸机作业率和金属收得率，增加了生产成本也打乱了生产计划。安钢第一炼轧厂自投产以来，铸坯的表面缺陷主要是表面纵裂纹，而表面横裂纹几乎没有出现过。纵裂纹增加最严重的月份，纵裂纹率高达3.13%，攻关前，纵裂纹的平均发生率为1.9%，经过两个月的攻关，纵裂纹率控制在0.55%的水平。 1 表面纵裂纹的特征 从表面纵裂纹的分布状况看，在板坯的宽面中央区域，即水口区域的表面纵裂纹占整个铸坯表面裂纹的90%，其余的分布在铸坯宽面的1/4和3/4区域，内、外弧都有，内弧的表面纵裂纹比例明显高于外弧的比例。从裂纹的长短看，大于1m的占表面纵裂纹的多数；从裂纹的深度看，大于10mm的占多数。 2 表面纵裂纹的产生原因与控制措施 2.1 钢水质量的影响 2.1.1 钢中碳含量的影响 C含量在0.10%～0.12%范围内，裂纹敏感性最大；C含量≥0.18%时，板坯表面裂纹的发生率是随碳含量的增加而增加的[1]。由铁碳相图可知，当碳含量在0.10%～0.14%时，凝固过程发生包晶反应并伴随δ→γ相变，产生较大的体积收缩，铸坯与结晶器壁之间产生空隙，导出热量较小，坯壳最薄，在表面形成凹陷，凹陷部位冷却和凝固速度比其它部位慢，组织粗化，在热应力、摩擦力和钢水静压力等作用下，在凝固坯壳薄弱处产生裂纹，并且在二冷作用下裂纹加深和扩大[2]。根据数据统计结果来看，C含量在0.12%～0.14%对板坯纵裂有一定的影响。 2.1.2 成品钢中硫含量的影响 硫在钢中的溶解度极小，与铁生成FeS，FeS与FeO能形成低熔点的热脆性共晶体，并在晶界析出。极易在晶界处产生裂纹，所以要尽可能降低钢中的硫含量。

锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析

锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析 摘要：在锻造以及热处理中极易出现裂纹，为此锻造以及热处理过程中的裂 纹处理成为各个学者研究的重点，同时，构件尺寸、材质等之间的差异其所出现 的裂纹几率也各不相同，基于此，本文通过对锻造以及热处理缺陷的相关分析， 找出了锻造和热处理过程中裂纹形成的原因并提出了针对性的解决意见。 关键词：锻造热处理裂纹原因分析处理 引言 作为锻造以及热处理过程中最为常见的缺陷之一，裂纹的形成严重制约了锻 造效率，并且对于大型锻件而言，其裂纹出现的几率则更高，所以加强对裂纹形 成的原因分析对于减少裂纹产生，提升锻造效果具有重要意义。 1锻造缺陷与热处理缺陷 第一，过热或者过烧。具体表现形式为晶粒粗大并具有较为明显的魏氏组织；而造成过烧的情况则说明热处理过程中温度较高，断口晶粒凹凸不平，缺乏金属 光泽，并且晶界周围具有氧化脱碳的情况；第二，锻造裂纹。主要出现在组织粗 大且应力较为集中处，裂纹内部往往呈现氧化皮情况。在锻造过程中无论是温度 过高，还是过低均会导致裂纹的出现；第三，折叠。由于切料、冲孔、锻粗糙等 原因而致使材料表面发生了缺陷，而此时一旦经过锻造自然其会由于表面氧化皮 缺陷内卷而形成折叠。通过显微镜的观察可以明显的发现折叠周围的脱碳情况较 为严重；第四，淬裂。该缺陷的明显特征就是刚健挺直且起始点较宽，尾部则细 长曲直。由于此缺陷往往是产生在马氏体转变发生以后，所以裂纹周围与其他区 域没有明显的差别且无脱碳情况；第五，软点。造成此种缺陷的原因主要是由于 加热不足，保温时间不足而造成冷却不均匀导致的。 2实验方法 2.1试样制备和宏观观察

在开始试验之前只需要对构件毛坯裂纹进行简单的宏观观测并选择要进行实 验的区域即可。然后，在利用手边的工具来队选取的区域进行切割，需注意的是，切割方向必须要垂直镜像，切割长度要低于10mm。可以通过多种方式进行取样但 是一定要科学的选择取样的温度以及环境，如果实验温度较高，则可以通过凉水 来进行冷却，进而防止在取样过程中构件内部结构遭到损坏。 2.2试件研磨抛光 取样完成后需要将试件放置在粗砂轮上进行磨平处理，当其磨痕均匀之后方 可进行接下来的操作；然后在将试件防止在西砂轮上进行打磨，则此过程中需要 用冷却水不断的来对试件进行降温冷却，进而避免试件由于摩擦生热而导致自身 内部结构的改变。通过两次砂轮磨制之后，将试件进行冲洗以及吹干处理。再者，对试件裂纹的大小进行宏观观测并按照裂纹由粗到细的顺序进行排列，并通过砂 纸来对试件依次进行打磨，需注意的是在第二次打磨过程中其角度必须要垂直于 第一次磨砂的角度，砂纸的选择顺序也应当是由粗到细；最后，经过砂纸的两次 磨砂后进行抛光处理，在此过程中必须要保证试件的磨痕已经完全被处理干净且 进行的第二次细抛光位置显示为镜面。 2.3硝酸酒精分析 将经过打磨以及抛光的试件放置在浓度为5%的硝酸酒精溶液中进行分析。在 试件放入到该溶液之后要将试件进行轻微的移动，在此过程中要注意镜面和器皿 的底部不能相接触。试件在硝酸酒精溶液中的时间则主要是根据试件的材料性质 以及实验目的进行确定，当完成浸泡之后取出试件并通过显微镜则可以清楚的观 察到金属组织信息。需注意的是，将试件取出之后要即可的用清水进行冲洗并在 试件表面涂抹酒精，吹干。 3实验数据分析 3.1锻造裂纹形成原因分析 金属构件由于其材料种类较为多样为此其出现裂纹的原因也较为复杂，通过 上述实验可以发现，锻造裂纹的产生主要可以分为锻造材料缺陷以及锻造方法选

包晶钢中裂纹的研究

摘要 近年来，包晶钢的应用越来越广泛。然而，表面裂纹是包晶钢的主要缺陷之一，对其表面质量影响很大，严重影响产品的合格率。因此，观察裂纹形态及组织并分析其产生原因是非常有意义的。 本文的实验材料为15CrMo包晶钢连铸坯，剥皮2mm，无探伤裂纹，然后进行连轧。选取连轧10道次后的直径为100mm棒材，编号为1#；选取12道次后的直径为75mm 的棒材，编号为2#。 本文采用金相检验，扫描电子显微镜和化学成分分析等方法对棒材的表面裂纹进行了观察分析，了解了表面裂纹的形态及组织特征，并根据实验结果对裂纹形成原因进行了分析。结果表明，1# 试样裂纹内C、O含量高，Ca、Si和Al的氧化物夹渣较多，还有少量Mg的化合物，而且裂纹周围有大量的Si和MnS等夹杂物；2# 试样裂纹内C含量较高，主要为Al、Si和Ca的氧化物夹渣富集，并且有大量Mg的化合物，裂纹内还有少量的As、Cu、Ni等元素。裂纹周围有Si夹渣，大量的Si、Ca及Al的氧化物等夹杂物和MnS夹杂。 结合实验结果分析可知：1#试样表面裂纹产生的主要原因是由于浇注过程中结晶器保护渣的流动性恶化，结晶器内钢水液面波动大，钢水的流动不合理，浸入式水口插入结晶器深度不够等因素使保护渣卷入到坯壳中形成Al和Si氧化物夹渣富集于钢坯表层下面。夹渣形成以后，在连轧过程中，夹杂物逐渐露出钢材表面，在应力作用下沿夹渣富集处形成裂纹。2#试样表面裂纹周围存在脱碳现象，说明表面裂纹主要是在均热炉中均热时因为温度不均匀导致局部过热而产生的，并且在随后的轧制过程中不断扩展。 针对表面裂纹的产生原因，提出了以下减少表面裂纹的措施：选用合适的保护渣、采用电磁制动技术、控制钢水的过热度、选择大容量的中间包等。 关键字：表面裂纹；结晶器；保护渣；夹杂物 (000000000000000000000000000000000000000000)