于 爽

（山钢股份济南分公司技术中心，山东 济南 250101）

试验研究

变形量对钢板混晶组织的影响分析

于 爽

（山钢股份济南分公司技术中心，山东 济南 250101）

针对钢板混晶组织，通过理论和金相分析，研究不同变形量对钢板组织的影响。结果表明，在变形温度一定时，随变形量的增加，奥氏体晶粒度级别增加。采用大压下规程，变形渗透，有利于减少混晶组织，获得细小均匀的金相组织。

钢板；混晶组织；变形量；晶粒度

1 前言

一般认为，混晶是钢板的缺陷组织，这种缺陷的存在会造成最终产品在使用过程中有安全隐患，影响使用寿命。严重的混晶易与分层、带状组织缺陷相伴发生，不仅会引起探伤不合，同时也导致钢板的力学性能具有方向性，使钢板的Z向塑性和韧性明显降低，并使横向塑性变差，在冷加工成型过程中钢板易开裂，影响工艺性能。本研究针对钢板出现的混晶组织，通过理论和微观组织分析，探讨在变形温度一定时，变形量对钢板组织的影响，以期对生产控制提供指导。

2 理论分析

连铸坯在塑性变形时，随着压下量的积累，变形逐步向中心渗透，在变形的最初阶段，由于变形区形状参数l/hp＜0.5，变形不能渗透，造成板坯侧面出现双鼓形，头尾高向出现“轧凹”。轧件芯部承受纵向拉应力，在此应力作用下，铸坯原有内部缺陷将被扩大，只有当变形区形状参数l/hp＞0.5以后，变形才能渗透到轧件芯部，芯部的应力状态才能变成三向压应力，此时未暴露的某些缺陷才有可能在高温、高压条件下焊合，轧件边部形状才能过渡到单鼓形（见图1）[1]。

图1 厚板变形时变形区示意图

根据公式[1-2]：

式中：R为轧辊半径，H为轧机入口侧轧件厚度，h为轧机出口侧轧件厚度。可见，要使l/hp＞0.5，必须在轧辊直径一定条件下，增大压下量△h或减少轧前厚度H。

3 试验分析

3.1 混晶组织形貌

为了分析中厚板产生混晶的原因，分别对出现混晶的钢板试样纵断面（YZ面）、横断面（XZ面）和表面（XY面）磨制抛光，并用4%硝酸酒精溶液腐蚀后在光学显微镜下观察，试样断面组织见图2。

图2 混晶钢板试样金相组织

从图2中可以看出，无论是试样的横断面、纵断面，还是表面，都存在混晶现象，晶粒大小不一，尺寸相差很大（约1～1.5级），横断面和纵端面还存在着较为严重的带状组织，其中YZ面的带状组织更为严重（见图2a）。有些混晶在正火处理后有所改善，严重的混晶易与分层缺陷相伴发生。

3.2 不同变形量对混晶组织的影响

为研究变形量对混晶的影响，进行了阶梯试样轧制试验：取钢坯试样，化学成分如表1所示，在连铸坯断面的1/4处取样，用刨床加工出阶梯形试验件，阶梯形试样5个厚度分别为24、18、14、11、8 mm。加热温度1 200℃，保温30 min，设置辊缝为6 mm，热轧1道次，对应的变形量分别为75%、 66.67%、57.14%、45.45%、25%。变形后的试样立即淬水，然后将试样纵向剖开，经研磨、侵蚀后观察一定轧制温度、不同变形率对混晶形成的影响。

表1 试件的光谱成分（质量分数）%

轧制温度分别为1 050℃、950℃，轧制变形量10%～80%，不同变形量轧制后试件板的金相组织见图3，晶粒度与压下率的关系见图4。

图3 轧制温度分别为1 050℃、950℃时不同变形量下试件板的金相组织及晶粒度变化

图4 晶粒度与压下率的关系

不同变形率下钢板试样的金相分析表明，在变形温度一定时，随变形量的增加，奥氏体晶粒度级别增加，而且晶粒的大小由不均匀变为均匀。在变形量达到57%左右时（见图3c、图3h），随着变形进一步深透，晶粒尺寸进一步均匀、减小，局部出现的大晶粒尺寸＜50 μm，混晶现象基本消失。当变形量达到67%左右时（见图3d、图3i），晶粒变得更加均匀、细小，混晶完全消失。说明变形已经完全渗透，粗大的奥氏体晶粒完全破碎。在变形量75%时（见图3e、图3j），晶粒度级别进一步增大，晶粒度变化趋于平缓，级别达到9级左右，晶粒尺寸非常细小、均匀，混晶现象完全消失，说明变形已经完全深透，在大变形量下，再结晶的能力趋于相同。

分析原因主要是采用大压下量时，变形能够渗透，钢板内部组织得到均匀变形，并有利于降低由于表面变形对心部产生的拉应力。所以采用大压下规程时更有利于减少混晶的产生，也有利于提高产品的强度。

4 结论

在变形温度一定时，随变形量的增加，奥氏体晶粒度级别增加。采用大压下量时，变形能够渗透，钢板内部组织得到均匀变形，有利于降低由于表面变形对心部产生的拉应力；采用大压下规程更有利于减少混晶及有利于防止钢板分层缺陷的产生。因此，建议在轧机条件允许的情况下，尽量采用高温大压下工艺，加大轧制单道次压下量，保证变形渗透，以减轻原始组织中偏析的影响，提高产品的综合力学性能。

[1]熊小强，熊文名，陈英俊，等.E690级海洋结构特厚高强度钢板的试制[J].江西冶金，2012，32（6）：21-24.

[2]马兴云，厚钢板轧制过程变形渗透规律试验研究[J].山东冶金，2014，36（1）：34.

Analysis of the Influence of Deformation Amount on the Mixed Grain Structure of Steel Plate

YU Shuang
（The Technology Center of Jinan Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

The mixed grain structure of steel plate was analyzed by theory and metallographic analysis.The influence of deformation quantity on the microstructure of the steel plate was studied.The results showed that at the deformation temperature,the austenite grain fineness grade increases with the increase of deformation amount.Adopting heavy reduction can made the deformation permeate,reduce mixed grain structure and obtain fine and uniform microstructure.

steel plate;mixed grain structure;deformation amount;microstructure;grain fineness

TG335.5+1

A

1004-4620（2015）04-0042-03

2015-04-27

于爽，女，1980年生，2003年毕业于辽宁科技大学金属材料专业。现为济钢技术中心工程师，从事产品开发工作。