1.问题的提出
20mnsi螺纹钢是八钢的主导产品，是广泛应用于工业与民用建筑的重要钢材，八钢生产的各种规格的螺纹钢筋在疆内外享有良好的声誉。采用连铸工艺及小型连续式轧制生产20mnsi螺纹钢后,产量和质量均不断提高。近两年来,偶而有部分ø25 20mnsi螺纹钢筋强度合格,在拉伸、冷弯试验中沿肋出现裂纹的现象,导致大量的废品出现，直接影响着八钢的经济效益，并困扰着八钢小型厂的生产。因此,找出ø25螺纹钢筋沿肋开裂的问题,提出改进措施十分必要。
2．试验方法
此类废品大多数是在轧制ø25的规格时出现，轧制小规格时偶尔也会出现。观察所有的这类横肋裂纹的废品,裂纹大都出现在同样的部位。分别对拉伸沿肋开裂样和冷弯开裂样截取金相试样，进行金相分析。
2．1拉伸试样
小型厂轧制生产的ø25螺纹钢，批号为9035836，5907，5826，5911，
5910等，钢材力学性能指标（бb,бs,δ5%及冷弯）均合格，但在拉伸试验过程中出现沿肋开裂的现象。开裂部位均为沿肋根部，且处于肋的同一侧，越紧靠断口，开裂越大且明显。为查明试样开裂原因,取样进行了检验分析。
2．1．1表面检验
从表面1-4#试样均在肋的同一侧根部有刮伤，其中1-3#（拉伸后的试样）试样在刮伤处有裂纹。4#（未经拉伸）试样，肋根刮伤部位见图1。
2．1．2非金属夹杂物检验
1-3#试样非金属夹杂物级别，见表1。
表1 夹杂物评级
| 试样号 | 非金属夹杂物 |
| 1 | b3e,c3e,d3e |
| 2 | b3e,c4.5e,d3e.见照片1 |
| 3 | a0.5,b2e,c3e,d3.5e |
照片1100x
(2．1．3金相检验
截取与刮伤开裂肋根部位相交的纵向面,进行金相制样,经4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微观察时,可见到带状组织延伸变形至表面刮伤处(见照片2).未刮伤侧表层有一均匀分布的铁素体-珠光体层(见照片3)。开裂试样均在刮伤处沿带状组织方向首先开裂(见照片4)。高倍金相检验结果见表2。
表2沿肋开裂试样金相检验结果
| 试样号 | 金相检验结果 |
| 1 | 刮伤侧：刮伤深度约0.1mm,带状组织2.5-3级。刮伤处表面等轴组织层消失，带状组织改变方向，延伸至表层，此处即为开裂处。
正常侧:表层为等轴铁素体+珠光体层,厚度约0.25mm。 |
| 2 | 刮伤侧: 刮伤较严重,深度约0.23mm，截面变小，受力时产生应力集中，带状组织3级。刮伤处表面等轴组织层消失，带状组织改变方向，延伸至表层，此处即为开裂处。
正常侧：表层为等轴铁素体+珠光体层，厚度约0.15mm。 |
照片2肋根刮伤处组织100x照片3肋根处未刮伤组织100x
照片4刮伤处沿带状组织开裂及扩展形态 100x
2．1．4分析及结论
ø25螺纹钢拉伸样沿肋开裂的原因是：轧制脱槽时造成肋根部刮伤，导致表层均匀分布的等轴铁素体-珠光体表层被破坏，带状组织变形、改变方向（与纵向呈一定角度）后延伸至刮伤处表层。拉伸实验时，刮伤处带状组织受到一定程度的横向应力，降低了钢材抗撕裂能力，并且由于刮伤处截面变小，造成此处一定程度的应力集中。因此，试样拉伸时，沿肋根部刮伤处开裂。另外，钢材中夹杂物级别较高，也使其抗撕裂能力有一定程度下降。
2．2冷弯试样
6月12日小型厂轧制生产的ø25螺纹钢，炉批号为d3011、d3010，在力学性能例检中，发生钢材力学性能指标（бb,бs,δ5%）合格，但在冷弯试验中，d3010，d3011中出现沿肋开裂的现象，开裂部位均为沿肋根部，且处于肋的同一侧。为查明试样开裂原因，取样进行检验分析。
2．2．1力学性能检验分析
表3 力学性能检验分析
| 试样号 | бb(n/mm2) | бs(n/mm2) | δ5%(n/mm2) | 冷弯 |
| d3011-1 | 555 | 370 | 21 | 开裂 |
| d3011-2 | 560 | 375 | 18 | 合格 |
| d3010-1 | 540 | 370 | 21 | 开裂 |
| d3010-2 | 545 | 375 | 24 | 合格 |
2．2．2金相检验
对d3011-1、d3011-3冷弯开裂取样进行金相检验（见表4）。
表4 金相检验结果
| 试样号 | 金相检验结果 |
| d3011-1 | 横肋根部挂伤（见照片1） |
| d3011-3 | 横肋根部挂伤（见照片2） |
照片1d3011-150x照片2d3011-350x
2．2．3低温退火后力学性能检验
将d3011、d3010分别取四只试样进行220℃低退火处理，力学性能见表5。
表5低温退火后力学性能检验
| 试样号 | бb(n/mm2) | бs(n/mm2) | δ5%(n/mm2) | 冷弯 |
| d3010-1 | 合格 |
| d3010-2 | 555 | 365 | 26 |
| d3010-3 | 合格 |
| d3010-4 | 555 | 365 | 27 |
| d3011-1 | 合格 |
| d3011-2 | 550 | 365 | 26 |
| d3011-3 | 合格 |
| d3011-4 | 560 | 360 | 32 |
从表中可以看出：冷弯开裂样经低温退火处理后，消除了应力，冷弯性能得到了改善。
2．2．4结论
螺纹钢轧制成品道脱槽时，因前滑造成横肋根部挂伤，使肋根处形成凹陷，金属流线产生不连续现象，降低了冷弯变形的承受力，在与轧制残余应力的综合作用下，引起表面开裂。
3．检验结果分析
从以上检验结果中，可以看出，无论是拉伸沿肋开裂样，还是冷弯开裂样，都具有明显的带状组织。热变形钢的组织具有带状特征。带状的产生是枝晶偏析被延伸的结果。用肉眼观察时，带状组织呈纤维状，所以也称纤维状组织，也叫“流线”。带状组织使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向塑性和韧性降低。
为减轻20mnsi轧材中的带状组织，可以采取以下两方面的措施：一是减轻钢坯的偏析程度，二是适当增加钢材轧后冷却速度。另外，原属于冷弯开裂的钢筋220℃退火后，消除了残余应力后，冷弯性能合格，使冷弯性能得到了改善。积极有效的方式是优化钢筋横肋的外形设计，如肋高使用负公差，减小横肋斜角等等，避免钢筋脱槽时肋根部被刮伤。国内其它厂家生产的螺纹钢与八钢生产的螺纹钢相比，肋的外形和尺寸有明显的差异，肋根部的刮伤轻微也说明了这一点。
4．结束语
（1）减轻钢坯的偏析程度,适当增加钢材轧后冷却速度，可以减轻带状
组织的级别。避免轧制脱槽时造成肋根部刮伤，则可减小应力集中，使表层均匀分布的等轴铁素体-珠光体层不被破坏，避免流线被切断，减轻拉伸时沿肋开裂倾向。
（2）提高钢的纯净度也有利于增加抗撕裂能力。
（3）优化钢筋横肋的外形设计，如肋高使用负公差，减小横肋斜角等等，避免钢筋脱槽时肋根部被刮伤。
参考文献
1 崔昆.钢铁材料及有色金属材料.北京:机械工业出版社.
2 胡赓祥 钱苗根.金属学.上海:上海科学技术出版.
3 «金属机械性能»编写组.金属机械性能.北京:机械工业出版社.
作者简介：郎苗霞，女，汉族，35岁，1987年毕业于上海冶金专科学校，现为八钢集团公司技术开发中心新产品开发办金相工程师，曾发表过2篇论文，其中1篇1993年获新疆钢铁公司首届青年学术年会三等奖。电话3894002。
