摘要10CrNiCu钢冷弯裂纹有两种：一种宽长，另一种细小。宽长裂纹试样浅表层处出粗晶区，粗晶内部为长条状或多边形状结构，长板条最长可达50μm。粗晶区硬度比钢内部细晶区的硬度低423HV_0.1，浅表层内部组织，性能的差异导致钢板弯曲时开裂。粗晶区原奥氏体晶界上出现了断续呈链状分布的铁素体组织，说明钢板回火时表面温度超高，导致浅表层组织相变，析出铁素体。细小裂纹是由钢板表面残留氧化铁皮引起的。

关键词：冷弯裂纹；晶粒粗大；回火温度；氧化铁皮

    钢板冷弯时出现裂纹，其产生原因较复杂[1-3]。武钢轧板厂近段时间生产10CrNiCu

钢，钢板冷弯时开裂严重，裂纹有两种形状：1种宽长，在冷弯试样弯背处裂纹最宽达2 mm、长50mm(图1a)；另1种是细小微裂纹(图1b)。

1  金相及显微硬度检测

对20 mm板冷弯裂纹取样(宽裂纹图la为1号样，微裂纹图lb为2号样)做金相分析检测，发现1号样表层下5～20 μm处出现粗晶层，粗晶层厚度有40～60 μm(图2)，对1号样浅表层粗晶和内部细晶进行显微硬度检测，结果见表1、图3。

2号样置人50％(体积百分数)盐酸水溶液热酸蚀后，表面为小麻坑且依然可见发纹痕迹，在光学显微镜下观察凹坑处有少许细小裂纹缝钻向基体，见图4，其组织均匀，为回火马氏体。

2  分析讨论

 按照标准要求，10 CrNiCu钢20 mm板调质热处理采用无氧化加热措施在辊压淬火机上进行，正常状态下组织应该是低碳回火马氏体或回火马氏体+下贝氏体的组织。仔细观察图2、图3，可以看到1号样接近裂纹表层处出现粗晶区，粗晶内部为板条状或大块多边形状结构，板条最大长度可达50μm，而钢板内部晶粒则细小些(图4，晶粒度：11．5级)。根据Hall—Petch公式卧[4]：

  σ_s=σ₀+kd^-1/2

    可以算出粗晶区与细晶区屈服强度相差90MPa(粗晶按d=30μm计算)，同时晶粒粗大后，韧性和伸长率均受到影响。

    轧板厂常化炉采用Nz保护防氧化，淬火时不会因钢板脱碳而造成粗晶。另外从图2观察到粗晶区61出现了少量铁素体组织，这些铁素体组织呈链状断续分布在原奥氏体晶界上。因10 CrNiCu钢淬透性较强，20~32 mm板淬火后为板条马氏体，回火后沿马氏体板条束的界面形成了较大颗粒或长条形碳化物，板条61出现非常细小的碳化物Ⅲ，组织中没有铁素体。而实际宽裂纹钢板的粗晶区中出现链状铁素体组织，说明钢板在回火时发生了相变。

    10CrNiCu钢相转变温度Acl：725⁰C，20 mm板采用淬火加高温回火生产工艺。由于回火温度高，且轧板厂1号常化炉温度控制波动大，有时温度会飘高。当钢板表层温度达到或超过725⁰C时，近表层处少量组织将会发生相转变，出现奥氏体，并且晶粒迅速长大，形成粗晶。随着温度的降低，少量铁素体在奥氏体晶界先析出。而内部细品区未发现铁素体，说明钢板回火时在短时间内表面温度超高。

    显微硬度检测结果表明钢中粗晶区和细晶区性能差异很大(表1)，粗晶区的硬度值比细晶区低42 HV_0.1，换算强度近120 MPa。表层与内部性能差异大，钢板折弯时出现裂纹，弯背处裂纹最粗大。

    观察2号样弯背处分布着细小的树皮状发纹或“起皮”特征缺陷，在热酸洗后消失了，而呈大小不一的凹坑，凹坑表面残留着氧化铁皮，凹坑的尖端已经深入到基体。这些氧化铁皮是钢坯加热时产牛的，10CrNiCu钢w(Ni)为0．70％，氧化铁皮与钢板基体附着力强，在轧制过程中未能全部清除掉，当钢板折弯时，脆性氧化铁皮崩开，原氧化铁皮下微裂纹源迅速扩展，形成细小裂纹。

3措施和效果

    根据以上分析可知，10CrNiCu钢板冷弯裂纹主要是由浅表层晶粒粗大和钢板表面残留氧化铁皮引起的，对钢板重新热处理时采取针对性措施：

    (a)为了清理钢板表面氧化铁皮，用细砂袋研磨氧化铁皮集中的钢板表面；

    (b)重新热处理前对所有钢板表面进行强力喷丸;

    (c)重新热处理改在温度波动小的2号常化炉内进行，并严格控制温度波动范围(温度波动±10⁰C)。

    对出现裂纹的10 CrNiCu钢板返厂重新热处理，第一批处理了89块，其中88块钢板未出现冷弯裂纹，仅有1块因强度超标，说明冷弯裂纹原因分析及措施是正确。

4  结  论

    对10 CrNiCu钢板冷弯开裂进行分析，发现其引起裂纹的原因有两种：

    (1)钢板宽裂纹原因是：由于回火温度飘高，引起浅表层组织发生相变、晶粒粗大，导致钢板表层强度、硬度与钢板内部差异大，从而造成钢板折弯时开裂。此种裂纹重新热处理后可以消除。

    (2)微裂纹是钢板折弯时，表面残留氧化铁皮脆断，而引起铁皮与基体问裂纹源扩展而形成的。