冷轧板制桶过程中发生开裂原因分析

关键词: 微观断口分析；开裂夹杂物；聚集

1 前言

钢桶是重要的运输包装容器，它是润滑油、化学品、涂料、食用油等工业品与生活必须品的运输与储存容器。广泛用于存储和运装液体、浆料、粉料和固体的食品及轻化工原料，适用于石油、化工、食品、医药、农副产品等领域。其机械加工过程为：开卷下料-卷圆-桶身缝焊-桶身翻边-桶身涨筋-卷边封口-试漏。制桶时，桶身在涨筋过程中发生开裂，为查明原因对开裂的样品进行分析。

2 失效材料分析

2.1 宏观断口分析

桶身开裂处形貌及开裂处位置见图1，从开裂处观察，在涨筋变形最大处发生开裂，裂口边缘可见有明显延展减薄区，未见有明显的机械损伤。

                    图1 桶身开裂处形貌及位置

2.2 化学成分分析

从制桶用原料板上取样进行化学成分分析结果见表1，材料化学成分应满足标准对SPCC要求。各项指标在标准要求控制范围内。

        表1 化学成分分析结果（%）

2.3 力学性能分析

在制桶用原料板上取样，进行力学性能测试，结果见表2。从实测的力学性能可见，抗拉强度和延伸率均满足标准要求。

        表2 力学性能测试结果

2.4 显微组织分析

在断口处取样进行显微组织分析，金相组织为：铁素体+球粒状渗碳体（图2）；晶粒度7级；渗碳体1级。从图2可见组织均匀，游离渗碳体弥散未见有明显链状分布。

图2 断口处显微组织

2.5 断口微观分析

开裂从发源处沿桶周向两侧延伸，在断口开裂发源处取样进行断口的微观分析，将断口的截面在扫描电镜下观察，可见钢板基体为韧窝状断口，裂纹发源处有呈聚集状夹杂物，见图3中A、B两处均为夹杂物聚集形貌。

          图3 开裂发源处断口微观形貌 

由于非金属夹杂物的存在，已经破坏了金属基体的连续性，当金属承受载荷特别是动载荷时，会造成应力集中，尤其当基板中有微小夹杂物的聚集，会随着变形量增加应力不断增加，最终导致基板在有聚集状夹杂物处开裂。

这些微小夹杂物的聚集对冷轧基板在加工过程中的危害明显，尤其当夹杂物聚集在靠近冷轧板表面处，会引起冷轧板在冷轧轧制过程中形成孔洞。冷板是供用户冲压加工使用的基板，因此在炼钢、连铸生产环节中要对夹杂物的分布状态进行控制，以避免夹杂物的聚集分布。