鋼板表面裂紋是一種常見的質(zhì)量問題，嚴(yán)重地影響了鋼板的質(zhì)量和使用性能。然而，由于表面裂紋產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，因此，需要采取多種技術(shù)措施來預(yù)防和解決這個(gè)問題。首先，需要對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)和分析，找出材料內(nèi)部缺陷或外力作用所導(dǎo)致的表面裂紋。這可以通過X 射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等手段來實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)材料內(nèi)部缺陷或外力作用進(jìn)行檢測(cè)和分析，可以確定材料內(nèi)部缺陷或外力作用的類型、程度和位置，為制定相應(yīng)的工藝措施提供依據(jù)。其次，可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝來減少表面裂紋的產(chǎn)生。例如，可以采用更精確的熱處理工藝、更精細(xì)的鑄造工藝等手段來提高材料內(nèi)部缺陷或外力作用所導(dǎo)致的表面裂紋的敏感性。此外，還需要對(duì)材料進(jìn)行合理處理和修復(fù)，以減少表面裂紋對(duì)鋼板質(zhì)量和使用性能的影響。例如，可以采用涂層、電鍍等方法來提高材料表面質(zhì)量、耐蝕性能、耐磨性等方面的性能。最后，需要通過合理使用材料減少表面裂紋的產(chǎn)生。
1 理化檢驗(yàn)
鋼板表面裂紋的理化檢驗(yàn)方法有金相檢驗(yàn)、化學(xué)分析、掃描電鏡檢查等。
（1）金相檢驗(yàn)：鋼材的金相組織主要是指鋼的顯微組織結(jié)構(gòu)，它是一種在顯微鏡下觀察到的具有特定幾何形狀和大小的晶粒組織，是鋼材最主要的質(zhì)量指標(biāo)，其質(zhì)量好壞直接影響鋼材的力學(xué)性能。對(duì)于低合金結(jié)構(gòu)鋼而言，其顯微組織結(jié)構(gòu)主要包括鐵素體、珠光體和貝氏體等三種。其中，鐵素體是指珠光體和貝氏體兩種組織類型的混合物，其含量決定了鋼材的強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能。
（2）化學(xué)分析：是在一定條件下，利用化學(xué)試劑或儀器設(shè)備對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行的定性及定量分析，其主要內(nèi)容有：①鋼材中各種元素含量是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求；②鋼材中各元素的分布狀態(tài)是否均勻；③鋼材中是否存在偏析現(xiàn)象；④鋼材中是否存在著硫化物和氧化物夾雜等夾雜物；⑤鋼材中各元素含量的高低與其所處狀態(tài)是否相適應(yīng)。
（3）掃描電鏡檢查：該方法主要用于觀察鋼板表面裂紋附近金屬顯微組織結(jié)構(gòu)狀況。通常采鋼板表面裂紋產(chǎn)生原因及技術(shù)措施探析用透射電鏡進(jìn)行觀察，其工作原理是通過熒光屏或投影顯示儀顯示電子束照射到試樣上后，在熒光屏或投影儀屏上顯示出電子束所照射到的部位的電子密度值。
1.1 宏觀觀察
（1）宏觀裂紋是在鋼材表面上出現(xiàn)的垂直于軋制方向的裂紋。宏觀裂紋分為縱裂和橫裂?？v裂指的是在鋼板橫斷面上出現(xiàn)的垂直于軋制方向的裂紋；橫裂指的是在鋼板縱面上出現(xiàn)的垂直于縱面方向的裂紋。如果橫裂發(fā)生在鋼板的中心部位，則稱中心裂紋，如果橫裂發(fā)生在鋼板邊緣部位，則稱邊緣裂紋。
（2）微觀裂紋是指鋼材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)中存在貫穿晶內(nèi)、晶界或晶內(nèi)與晶界相連的微小孔洞或孔洞群，微觀裂紋也叫中心缺陷，是由于鋼中某一合金元素偏析所致，一般出現(xiàn)在鋼中具有高偏析傾向的部位。
（3）沿晶裂紋是指鋼材在軋制過程中產(chǎn)生在沿著晶間或晶核內(nèi)部的沿晶裂紋。沿晶斷裂分為兩種：一種是宏觀上發(fā)生在鋼材中心部位，而表面上沒有表現(xiàn)出來；另一種是宏觀上表現(xiàn)出來。
（4）沿晶與穿晶混合裂紋是指在軋制過程中，鋼材的某些部分被軋制時(shí)產(chǎn)生的過冷奧氏體組織所晶內(nèi)針狀鐵素體（或珠光體）包裹起來而形成沿晶穿晶混合斷裂。沿晶穿晶混合斷裂相比，具有以下特點(diǎn)：一是發(fā)生在鋼材內(nèi)部；二是該裂紋在鋼材表面上沒有表現(xiàn)出來；三是該裂紋不能進(jìn)行有效的檢測(cè)，不能根據(jù)該裂紋進(jìn)行有效的判定。只有當(dāng)該裂斷發(fā)生在鋼材內(nèi)部時(shí)，才能進(jìn)行檢測(cè)和判定。
（5）微觀斷口是指鋼材表面上有一層明顯而規(guī)則的細(xì)小斷口，斷口是由大小不等、形狀不規(guī)則的斷口組成。一般認(rèn)為，微觀斷口可以作為宏觀斷口的替代。因?yàn)楹暧^斷口容易被發(fā)現(xiàn)，但對(duì)微觀斷口很難發(fā)現(xiàn)。而且從宏觀斷口上無法準(zhǔn)確地判定某一裂紋是否為微觀斷口所引起的，所以微觀斷口可以作為宏觀斷口的替代。微觀斷口可以用來判斷鋼板中是否存在顯微裂紋、宏觀裂紋和沿晶斷口。
（6）表面缺陷是指鋼板表面上存在的明顯而不規(guī)則的缺陷。
1.2 化學(xué)成分分析
鋼板表面裂紋主要是由于化學(xué)成分不合格造成的，化學(xué)成分不合格會(huì)造成鋼板內(nèi)部化學(xué)成分和元素分布狀態(tài)的變化，從而導(dǎo)致鋼板中存在偏析現(xiàn)象，偏析程度越大，鋼中組織就會(huì)越不均勻，最終導(dǎo)致鋼板的力學(xué)性能降低。
在鋼板生產(chǎn)過程中，由于某些原因需要對(duì)鋼材進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋼材中碳含量偏低、硅含量偏高、錳含量偏低時(shí)，需要進(jìn)行調(diào)整或進(jìn)行補(bǔ)充。如果碳含量偏高時(shí)，就需要調(diào)整鋼中合金元素的含量，降低鋼中的碳含量，同時(shí)，還需要調(diào)整鋼中的硅含量，降低鋼中的硅含量；如果硅含量偏低時(shí)，就需要提高鋼中合金元素的含量；如果錳含量偏低時(shí)，就需要提高鋼中合金元素的含量。
鋼板表面裂紋的產(chǎn)生與鋼材化學(xué)成分密切相關(guān)。如果鋼材化學(xué)成分不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，就會(huì)造成鋼板內(nèi)部出現(xiàn)偏析現(xiàn)象。偏析程度越大，鋼板表面裂紋產(chǎn)生的可能性就越大。
鋼板表面裂紋主要有以下幾種形式：（1）橫向裂紋。這種裂紋通常是由鋼板內(nèi)部有偏析現(xiàn)象引起的。由于不同部位具有不同性質(zhì)的元素組成和分布狀態(tài)，從而導(dǎo)致偏析程度不同。（2）縱向裂紋。
1.3 金相檢驗(yàn)及能譜分析
金相檢驗(yàn)是通過對(duì)鋼的顯微組織觀察和分析，確定裂紋產(chǎn)生原因，以確定其對(duì)性能的影響。在各種不同組織狀態(tài)下，鋼板表面裂紋的類型及特征如下。
（1）沿晶裂紋：一般由晶粒內(nèi)析出相或晶界上析出相引起。沿晶裂紋的形成原因是由于奧氏體晶粒沿晶界析出，使晶界上的沉淀強(qiáng)化加強(qiáng)。奧氏體晶粒尺寸越小，其長(zhǎng)大速度越快，而奧氏體晶粒長(zhǎng)大是一個(gè)相變過程。在相變時(shí)，奧氏體晶粒長(zhǎng)大速度大于沉淀強(qiáng)化所需的時(shí)間，就會(huì)形成沿晶裂紋。
（2）穿晶裂紋：一般是由于淬火冷卻過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過鋼中的屈服極限所致。它與奧氏體組織有關(guān)，可由相變引起。
（3）沿晶與穿晶混合裂紋：由兩種不同組織狀態(tài)組成，在組織轉(zhuǎn)變過程中的一種或兩種以上狀態(tài)同時(shí)存在。產(chǎn)生這種混合裂紋的原因是由于晶粒粗大，以致形成第二相粒子時(shí)速度減慢。
（4）沿晶沿晶混合裂紋：這種裂紋是在晶界上析出相與奧氏體組織相間存在。在奧氏體中析出相呈樹枝狀分布在晶界上。
（5）沿晶穿晶混合裂紋：在奧氏體晶粒內(nèi)由兩種不同組織狀態(tài)組成，這種裂紋往往是沿晶與穿晶的混合裂紋。
（6）馬氏體板條：一般由晶粒內(nèi)析出相或晶界上析出相引起，當(dāng)晶界上析出相增多時(shí)，晶界將失去穩(wěn)定性而被破壞而產(chǎn)生馬氏體板條。產(chǎn)生這種板條的原因是由于奧氏體晶粒內(nèi)存在嚴(yán)重的殘余奧氏體以及晶粒內(nèi)部的嚴(yán)重偏析、過熱等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了馬氏體板條的產(chǎn)生。
（7）帶狀組織：在熱處理時(shí)，帶狀組織中有粗大的珠光體和貝氏體等鐵素體存在時(shí)，形成帶狀組織。帶狀組織對(duì)性能有很大影響。
（8）夾渣：在熱處理時(shí)，夾渣侵入奧氏體晶?；蚓Ы缍纬蓨A渣，導(dǎo)致奧氏體晶粒變形和晶粒尺寸增大。
2 綜合分析
通過上述理化檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)該缺陷一側(cè)與基體連接，且未發(fā)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展，且其組織接近于基體，不存在氧化鐵皮，故判斷為翹皮缺損，而非裂紋或異物壓入；在缺陷周圍有少量的氧化點(diǎn)。這一氧化點(diǎn)是：金屬材料中的硅錳元素在1000℃左右的高溫下，經(jīng)高溫氧化生成點(diǎn)狀的氧化物即氧化點(diǎn)。隨著熱處理溫度和保溫時(shí)間的增加，氧化圓點(diǎn)數(shù)逐漸增多。在高溫環(huán)境中，如果鋼板表面有缺陷，其表面氧電位高于其它部位，且容易形成氧化斑點(diǎn)。由于在高溫水蒸汽環(huán)境下，硅、錳等元素的氧化速率隨水汽含量的增加而增大，在保溫時(shí)間不足時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生少量氧化圓點(diǎn)。由于翹皮缺陷與基體分離部位表面都有FeO、Fe3O4構(gòu)成的氧化皮，且兩層氧化膜相互緊貼，因此，可判定缺陷是在氧化膜形成后形成的。缺陷處部分晶粒稍長(zhǎng)大，未見金屬流變，進(jìn)一步表明缺陷產(chǎn)生于較高溫度。
3 工藝檢查
（1）鋼板表面有裂紋，往往是在軋后的退火或正火后發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)橥嘶鸹蛘鸷蟪霈F(xiàn)裂紋，說明鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，所以對(duì)這種裂紋應(yīng)該認(rèn)真分析原因。
（2）鋼板表面有裂紋的位置往往是在軋制過程中最容易發(fā)現(xiàn)的部位。如裂紋較長(zhǎng)，就可能是軋后正火操作不當(dāng)造成的。
（3）當(dāng)鋼板表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，一般應(yīng)采用超聲波檢測(cè)或磁粉檢測(cè)手段進(jìn)行檢查。
3.1 軋制工藝
（1）根據(jù)鋼坯的性能，合理制定軋制工藝路線，選擇合適的軋制速度，保證軋件的變形量和變形率；
（2）采用合適的終軋溫度和溫度制度；
（3）避免鋼坯產(chǎn)生較大的變形和較快的冷卻速度；
（4）防止鋼坯表面產(chǎn)生較大的氧化鐵皮；
（5）避免鋼板表面存在較大的殘余應(yīng)力；
（6）合理設(shè)置加熱制度，防止加熱不足或過度加熱，特別是在加熱過程中，要盡量減少鋼板表面氧化鐵皮和夾雜物，同時(shí)，控制加熱溫度，避免過熱或過冷；
（7）適當(dāng)提高冷卻速度，促進(jìn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。同時(shí)，要嚴(yán)格控制冷卻水的流量和溫度，避免鋼板表面產(chǎn)生裂紋。特別是終軋溫度制度要合理，避免終軋溫度過高或過低。
3.2 表面清理
在鋼板軋制前，表面應(yīng)該進(jìn)行清理。如表面有浮銹、油污等應(yīng)進(jìn)行除銹，然后，再進(jìn)行表面清理，以減少鋼板的表面張力，避免鋼板在后續(xù)加工中產(chǎn)生裂紋。但是，對(duì)于一些特殊的鋼板，如不銹鋼、耐熱鋼等，雖然表面經(jīng)過了除油或除銹處理，但由于其性能要求比較特殊，如果不經(jīng)嚴(yán)格的檢驗(yàn)與處理，就直接進(jìn)入后續(xù)的加工過程中，鋼板在后續(xù)加工過程中也會(huì)產(chǎn)生裂紋。例如，在鍛造、熱處理等過程中都會(huì)產(chǎn)生裂紋。對(duì)這樣的鋼板進(jìn)行最終加工前，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)與處理。
（1）清除表面浮銹、油污等雜質(zhì)；
（2）用鋼絲刷或砂布打磨平整；
（3）在鋼材表面涂刷防銹劑或在鋼材表面涂漆；
（4）用水清洗鋼板表面；
（5）用壓縮空氣吹干。
3.3 軋后正火
軋制完成后，鋼板正火的目的是消除軋后鋼板內(nèi)部的應(yīng)力，為下一步軋制做準(zhǔn)備，并達(dá)到良好的綜合性能。軋后正火是一種對(duì)鋼板進(jìn)行再結(jié)晶退火的工藝，其目的是提高鋼板內(nèi)部組織的均勻性，降低應(yīng)力，為軋制時(shí)所產(chǎn)生的缺陷提供補(bǔ)償。如果軋后正火后出現(xiàn)裂紋，那么，鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，再結(jié)晶溫度范圍變窄，這會(huì)導(dǎo)致鋼板內(nèi)部應(yīng)力增大。另外，當(dāng)軋制溫度高于再結(jié)晶溫度時(shí)，由于存在較大的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。因此，在軋制時(shí)，要嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間。在軋制過程中，要保證上下輥均勻接觸，避免輥身表面不平整等情況發(fā)生。如果加熱溫度偏高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)造成鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼板內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。
4 結(jié)語
綜上所述，鋼板表面裂紋是一種常見的缺陷，影響鋼板的外觀和使用壽命。要解決鋼板表面裂紋問題，需要采取以下措施：
（1）優(yōu)化軋制工藝：通過優(yōu)化軋制工藝，減少軋輥的磨損，降低軋輥的溫度，提高軋輥的潤(rùn)滑效果，可以減少鋼板表面裂紋的產(chǎn)生。
（2）控制軋制溫度：控制鋼板表面溫度，可以有效地減少鋼板表面裂紋的產(chǎn)生。
（3）優(yōu)化冷卻工藝：通過優(yōu)化冷卻工藝，減少鋼板表面熱量的吸收，可以降低鋼板表面的溫度，減少鋼板表面裂紋的產(chǎn)生。
（4）加強(qiáng)質(zhì)量控制，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程，可以有效地減少鋼板表面裂紋的產(chǎn)生。
總之，要解決鋼材表面裂紋問題，需要從多個(gè)方面入手，綜合考慮各方面因素，采取有效措施。
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