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1、近来老有人打电话来，问“什么是钢板的分层（夹层）”，敬请大家看博文《中厚板质量工程师手稿》： 分层是钢板（坯）断面出现局部的缝隙，使钢板断面形成局部层状，是钢材中的一种致命性缺陷，钢板不得有分层，见图1。分层亦称夹层、离层，是钢材的内部缺陷。钢锭内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔或发生折叠,均可能引起钢材的分层，而不太合理的轧制压下规程又可能使分层加剧。图1钢板分层 图2厚板局部分层 图3焊接后钢板分层图4加工后发现分层 根据产生原因的不同，分层所表现的部位形态也不同，有的隐藏在钢材内部，内表面与钢材表面平行或基本平行；
2、也有的延伸到钢材表面,又在钢材表面形成沟纹状的表面缺陷。概括起来有2种形式： 第1种为开口型分层。这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现，一般在钢厂和制造厂里基本上能被复检出来。 第2种为封闭型分层。这种分层缺陷在钢材的断口中看不到，在制造厂内如果不进行逐张钢板100%超声波探伤，亦难以发现，它是一种处于钢板内部的封闭型分层。这种分层缺陷从冶炼厂带到制造厂，最后被加工制造成产品出厂。 分层缺陷的存在使分层区钢板承受载荷的有效厚度减少，降低了与分层同方向受载的承载能力。分层缺陷的边线形状尖锐，对应力作用非常敏感，会引起严重的应力集中。在运行
3、过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温，就会在应力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。 一、开口型分层某厂生产的板材分层是开口型分层，见图1钢板分层。从钢板的表面就可以分辨出来。不需要做实验，图1是某钢厂发运到中南某大型物流企业的板材照片，属于钢厂漏检产品，经销商提出质量异议后，钢厂直接报废了，经销商按废钢价销售给废钢企业使用。 1、 分层形貌见图1。资料显示与钢种关系不大。 2、 分层原因分析图5是正常的铸坯凝固过程纵向断面示意图。 图5正常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图 图6异常情况下铸坯凝固
4、过程纵向断面示意图 从图6可以看见，A、B两点造成铸坯搭桥，在C点形成缩孔，产生中心线裂纹或中心疏松，轧制后可能出现分层缺陷。 二、封闭型分层 1、分层形貌某厂生产的板材分层是封闭型分层，这种分层从钢板的表面分辨不出来。只能从拉伸断口以及超声波探伤才能发现。对D级船板进行生产检验时,发现其中多个批号的拉伸试样断口有分层,且对应的力学性能延伸率明显偏低。拉伸试样分层见图7，钢板切割后低倍发现分层图8。 图7拉伸试样分层形貌 图8钢板切面分层形貌试样的拉伸断口均有明显的层状断裂特征,
5、分层沿着试样的宽度方向(钢板的纵向)近似平行分布。层区的断口颜色为灰白色和浅灰色相间分布,分层区以外的断口宏观形貌与正常断口相同。2、 分层原因探讨 1）钢板超声波探伤：钢板拉伸断口出现分层钢板，对其进行超声波探伤检查，探区的全面积内均有高低不一的断续的缺陷波显示,估计缺陷性质为非金属夹杂物引起的分层现象。 2） 低倍分析通过对试样直接做厚度方向的低倍分析，发现在试样厚度方向的1/2处都存在着明显的黑线或黑带，说明中心存在中心偏析。3） 钢板化学成分分析在上述试样的1/4厚度处各取一个点和中心分层处取一个点进行钢材化学
6、成分分析,以检验钢材内非金属含量和是否存在偏析现象。钢材的化学成分分析结果如表1所示。 CSiMnPS中心分层处9.3261.15147.4上表面9251.09105.07下表面8.9241.08115.22从表1可以看出无论是基体处,还是有硫化物集聚的偏析区,钢材的化学成分均符合国家标准的要求,但是对于Mn、P、S含量来说,钢板中还存在着不同程度的成分偏析现象,发生分层处的Mn、P、S的含量均高于其他地方。 4） 金相分析：对断口进行高倍分析，结果表明存在晶间裂纹，见下图。炉号规格轧制方式夹杂物金相组织晶粒度50mm待温900
7、度A1.5+D1F+P，P呈现条带状分布6-6.5图9金相组织图10晶间裂纹进一步作微观分析，试样的金相组织为铁素体加珠光体，晶粒度为6~6.5级，在试样的整个横截面上硫化物夹杂分布很均匀,但在分层附近有大量明显呈细条状的硫化物夹杂。级别为3级。用3%的硝酸酒精腐蚀试样表面,再用放大倍数为100的显微镜观察,从中可以看出沿板厚方向存在明显晶间裂纹和片状硫化物夹杂。试样拉伸时在铁素体带上密集分布的硫化物处产生大量微裂纹，同时超长铁素体带的变形又受到阻碍，导致该处在试样拉断之前裂纹已经贯通,最终在断口上形成分层。因此，拉伸试验断口出现分层的又一
8、个原因是试样中存在密集分布的硫化物和超长的带状组织。3、采取措施针对某钢铁公司目前的实际情况，分析认为，由于产生分层缺陷的钢板对应的为消除钢板分层缺陷，提高钢板质量，需从炼钢和轧
