1、夾雜物對汽車大梁鋼折彎開裂的影響【摘 要】汽車大梁形狀復雜，除要求較高強度和冷彎性能外，要求沖壓性能好。某廠采用規格810×5.0的510L熱軋鋼帶，在生產汽車配件冷彎成型過程中，出現裂紋及斷裂現象，筆者從沖壓、折彎工藝展開分析，重點對材料的化學成分、性能、金相組織及斷口電鏡能譜微區方面分析，發現硫化物非金屬夾雜物分布數量較多、細小、分散密度大破壞了材料的整體性能，使塑性降低，在外力作用下會在夾雜物處形成較大的應力集中，致使材料折彎開裂。【關鍵詞】非金屬夾雜物 510L 折彎開裂 應力集中0.前言某廠采用規格810×5.0的510L熱軋鋼帶，在生產汽車配件冷彎成型過程中，出

2、現裂紋及斷裂現象（見圖1），危害較大，為杜絕此類事故的發生，為今后生產提供借鑒和整改依據，進行了深入系統的分析，明確了510L冷折彎開裂的原因。圖1 折彎開裂試樣形貌1.試驗方法對客戶提供的510L熱軋鋼板沖壓件不合格試樣進行檢測分析，分別分析了試樣化學成分、力學性能，試樣夾雜物含量、級別，組織晶粒度，斷口電鏡、能譜微區分析。試樣內部組織采用GX-51金相顯微鏡進行金相分析、金相試樣采用4的硝酸酒精水溶液浸蝕，斷口采用掃描電鏡、能譜儀進行分析。金相分析參照GB/T1329891金屬顯微組織檢驗方法、GB/T1329991鋼的顯微組織評定方法、GB105612005鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法。

3、2.實驗結果2.1 試樣宏觀形貌圖1所示，為510L鋼帶冷彎開裂汽車配件試樣，厚度5.0，裂紋試樣沿彎折棱角處由中間向兩邊延伸，裂紋長度59、寬度6.2；右側棱角圓弧處有小裂紋。2.2 化學成分及力學性能表1所示，為由品保部提供的出廠性能參數及實測試樣化學成分對照表，化學成分符合標準規定。表1 化學成分、性能參數值類別牌號規格化學成分力學性能CSiMnPSReh/MPaRm/MPaA/冷彎d=a出廠值510L5.0×8100.130.331.490.0280.02845557526合格實測值510 L/0.120.351.440.0240.027/GB/T3273-20050.201

4、.001.600.0300.030380510-63024合格2.3 金相分析由表2，圖2、4所示，夾雜物數量較多，以A、B為主，中心帶狀組織內硫化物偏析嚴重。硫化物數量較多、分散、密集較細?。谎趸X夾雜物距邊部0.6，總長度達2.1。圖3所示，試樣組織為鐵素體+索氏體+屈氏體，中心帶狀組織B3級，珠光體數量較多、分布密集。表2 非金屬夾雜物、晶粒度、組織評級表試樣細A粗B細C細DDS晶粒度金相組織帶狀組織折彎開裂3.0級3級1級0.5級1級9.5級F+S+屈氏體B3 圖2 夾雜物形貌圖 圖3 試樣帶狀組織圖2.4 電鏡能譜分析 試樣夾雜物微區含量圖4 夾雜物微區分析值表3 夾雜物微區含量表譜

5、圖在狀態OMgAlSiSKCaTiMnFe總的譜圖 1是46.929.4931.430.58/0.560.768.202.06100.00譜圖 2是41.520.3810.7612.50/0.4117.200.484.3412.42100.00譜圖 3是/0.2813.85/0.3730.2355.27100.00 斷口內夾雜物微區含量圖5 斷口內夾雜物微區形貌圖表4 斷口內夾雜物微區含量表譜圖在狀態SiSMnFe總的譜圖 1是/0.892.5196.60100.00譜圖 2是/0.682.3496.98100.00譜圖 3是/0.171.9897.86100.00譜圖 4是0.50/1.98

6、97.51100.00 斷口斷裂形態圖6a所示，冷彎斷口斷裂形貌整體來看分三個斷裂區，沿試樣最外層依次為：開始韌窩斷裂區、劇烈層狀斷裂區、最后撕裂斷裂區。圖6b所示，韌窩狀斷口處有孔洞，深度很大，有嚴重變形的韌窩面，有非金屬夾雜物殘余。斷口內殘余非金屬夾雜物經分析主要為硫化物見圖5、表4所示。 a.冷彎斷口斷裂形貌 b.斷裂源形貌圖6 斷口形貌圖3.分析討論3.1 沖壓工藝分析從材料受力及沖壓件成形方面來講，材料所受的沖壓力僅僅是使材料產生塑性變形，而不是使材料開裂。使材料產生塑性變形的應力值恒小于斷裂應力值。也就是說材料在正常的情況下不會出現沖壓折彎開裂，沖壓工藝應該沒問題。3.2 材料缺陷

7、分析通過分析發現，試樣內硫化物非金屬夾雜物細小但分布數量較多、分散、密度大；氧化鋁非金屬夾雜物顆粒較大且比較長，但數量較少。這些非金屬夾雜物會對材料的整體性能產生影響，塑性降低。斷口電鏡分析發現，正常拉伸韌窩附近存在剪切韌窩，剪切韌窩是由有大量孔洞引起的，深度很大，并且孔洞內有大量非金屬夾雜物殘余。殘余非金屬夾雜物經能譜分析只發現大量的硫化物存在。因此可以肯定斷裂源為材料中的硫化物。3.3 折彎開裂分析鋼中非金屬夾雜物對冷彎斷裂起到至關重要作用，當大量的硫化物存在，會破壞了材料的整體性能，使塑性降低，在外力作用下會在夾雜物處形成較大的應力集中，據資料顯示硫化物一般應力集中系數為1.4，也就是說該處所受應力為屈服強度的1.4倍，這樣以來會大大超過材料本身的斷裂強度，造成材料冷彎開裂。4.結論硫化物非金屬夾雜物分布數量較多、細小、分散密度大是試樣冷彎開裂的主要原因；氧化鋁非金屬夾雜物顆粒、長度較大對材料危害也較大但不是主