Q235B钢中厚板为主要的钢铁构建材料之一，被广泛应用于桥梁、船舶、汽车等多个领域。Q235B钢中厚板为基础材料，在用户的使用加工过程中，其拉伸性能及弯曲性能十分重要。Q235B钢中厚板的可塑性较强，某厚度为8mm的Q235B钢中厚板在使用过程中出现纵向弯曲开裂现象，研究人员采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜(SEM)分析等方法对其开裂原因进行分析，以避免该类问题再次发生。
1、理化检验
1.1宏观观察
Q235B钢中厚板纵向弯曲开裂部位的宏观形貌如图1所示。由图1可知：钢板弯曲后，受拉应力较大的外弧表面出现开裂，裂纹向内扩展并与1/4板厚位置相连接，1/4板厚位置肉眼可见严重偏析。
1.2化学成分分析
在Q235B钢中厚板纵向弯曲开裂部位及未弯曲的正常部位分别截取试样，利用直读光谱仪对试样的化学成分进行分析，可知该钢板的化学成分符合技术要求。
1.3金相检验、扫描电镜及能谱分析
沿垂直于裂纹方向及平行于裂纹方向分别取样，在光学显微镜下观察试样的组织及夹杂物，结果如图2所示。由图2可知：开裂部位的缺陷由表面向板材内部扩展，直至板厚的1/4处；裂纹向平行于板面的反向继续延伸，附近的小裂纹开口较宽，无扩展趋势，可明显观察到类圆形孔洞，疑似为皮下气泡。
用体积分数为4%的硝酸乙醇溶液对试样进行腐蚀，在光学显微镜下观察 Q235B钢中厚板弯曲开裂处的纵截面，结果如图3所示。缺陷处未观察到明显氧化现象。在钢板1/4厚度位置有明显的偏析，有较长的铁素体条带，并有大量浅灰色条形及颗粒状夹杂物聚集。
利用扫描电镜及能谱仪对偏析带中的浅灰色条形及颗粒状物质进行分析，结果如图4所示，由图4可知：长条形浅灰色夹杂物为硫化锰。
2、综合分析
Q235B钢中厚板近表面存在孔洞，形状近似椭圆形，孔洞缺陷呈现出向钢板内部扩展的形貌，且底端圆钝，可以判定钢板表面下的孔洞缺陷为皮下气泡。钢板内部的气泡产生在轧制前，为连铸板坯的内部气泡，其产生原因有3种：脱氧不良导致的CO气泡、氩气气泡以及水蒸气分解成的含H、O元素的气泡。结合现场工艺控制情况，可以排除脱氧不良导致的CO气泡；同时，连铸过程中添加的原辅料水含量均在要求范围内，在孔洞缺陷处无氧化痕迹，且未发现氧化物，因此可排除氧气泡。氢元素在固态钢中的溶解度非常小，其对轧制后钢板造成的缺陷主要为白点和层状断口，不会以孔洞形貌存在于钢板近表面位置，进而排除氢气泡。对照现场工艺及参数，在钢板的连铸生产过程中，氩气的流量并不稳定，判断该皮下气泡为氩气气泡。在连铸坯加热的过程中，近板坯表层的氩气气泡能够排出，内部的部分气泡则随着轧制过程释放出来，其余气泡则留在钢板近表面位置，形成钢板表面皮下气泡。在钢板的弯曲过程中，受表面拉伸应力的作用，气泡扩展并暴露在钢板表面，在压应力作用下钢板出现裂纹。
在Q235B钢中厚板内部1/4厚度位置存在严重的偏析带，在较长的铁素体条带上聚集着大量的硫化锰夹杂物，这是由于连铸过程中电磁搅拌参数控制不合理，在原始板坯内部的合金元素未充分扩散，造成成分偏析，硫化物的偏聚往往伴随着组织偏析且存在于偏析带中。硫化锰夹杂物具有较好的热塑性，在轧制过程中，该夹杂物沿着钢板的轧制方向延伸后变成了条带状，铁素体优先在该处形核长大，形成了铁素体条带，因此出现了严重的带状组织。带状组织造成钢板内部1/4厚度位置的显微硬度分布不均，在弯曲受力过程中，钢板产生应力集中，在两相交界处钢板开裂。同时，硫化锰夹杂物的存在破坏了基体的连续性，硫化锰夹杂物与金属基体的热膨胀系数不同，钢板轧制冷却后，硫化锰夹杂物与金属基体之间存在间隙，在弯曲外力的作用下，间隙进一步扩展，造成钢板内部1/4厚度位置发生开裂。在钢板弯曲变形的过程中，钢板表面的气泡开裂并向内部扩展，与钢板内部1/4厚度位置的裂纹连接在一起，导致其弯曲开裂。
3、结语及建议
Q235B钢中厚板近表面位置有皮下气泡，为氩气气泡，在弯曲过程中，在应力作用下其表面发生开裂。Q235B钢中厚板1/4厚度位置偏析严重，带状组织上硫化锰夹杂物聚集，在弯曲受力过程中，裂纹与表面缺陷连接并贯穿到表面，造成钢板弯曲开裂。
为了有效解决这一问题，建议对现场生产工艺进行如下改进。
(1)在连铸过程中，严格控制工艺参数，确保氩气流量稳定，保证吹氩质量，在中间包确保氩气充分上浮。
(2)在连铸的过程中，控制电磁搅拌的参数，有效去除合金元素的偏析，确保铸坯内部成分均匀。
