工程科学学报，第39卷.第10期：1540-1545,2017年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.10:1540-1545,October 2017 D0I:10.13374/j.issn2095-9389.2017.10.012;htp://journals.ustb.edu.cn 热轧带钢氧化铁皮拉伸开裂行为 王 尚，杨荃)区，任云鹤)，王晓晨)，单忠德) 1)北京科技大学工程技术研究院.北京1000832)先进成形技术与装备国家重点实验室，机械科学研究总院.北京100083 区通信作者，E-mail:yangquan(@nercar..usth.cdlu.cm 摘要采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和万能拉力试验机，研究了Q235-A带钢氧化铁皮的组织、结构 及其开裂行为.结果表明，氧化铁皮的成分主要为Fe,0,、Fe0,和Fe,含有少量的F0,氧化层厚度比较均匀，约为l0μm,结 构致密且与基体结合较好.拉伸实验表明，随着应变的增加，裂纹条数增加呈先慢，后快，再慢的规律.应变达到0.05%时氧 化铁皮开始出现裂纹，当应变在0.08%~0.10%范围内裂纹条数随应变增加非常明显，当应变超过0.10%时裂纹条数增加 缓慢.应变超过0.15%时裂纹条数几乎不再增加 关键词热轧带钢；氧化铁皮；裂纹：拉伸断裂 分类号TG111.91 Tensile cracking behavior of oxide scale in hot-rolled steel WANG Shang,YANG Quan,REN Yun-he),WANG Xiao-chen),SHAN Zhong-de2) 1)School of Engineering Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory of Advanced Forming Technology and Equipment,China Academy of Machinery Science and Technology,Beijing 100083,China XCorresponding author,E-mail:yangquan@nercar.ustb.edu.en ABSTRACT The microstructure,structure,and cracking behavior of Q235-A strip iron oxide skin were studied using X-ray diffrac- tion (XRD),scanning electron microscopy (SEM),and a universal tensile testing machine.The results show that the composition of the iron oxide mainly consists of Fe,0,Fe2O3,and Fe,together with small amount of Fe0,the oxide layer has the same thickness all over,about 10 um,the structure is dense,and the matrix is better connected.The tensile experiments show that with increasing strain,the increase in the number of cracks is at first slow,then fast,then slow again.When the strain reaches 0.05%,its iron oxide skin begins to crack;the number of cracks increases with increasing strain in the range 0.08%-0.10%.When the strain exceeds 0.10%,the crack number increases slowly,and when the strain exceeds 0.15%,the number of cracks stops grow. KEY WORDS hot-rolled steel;oxide scale;cracks;tensile cracking 带钢在热轧及随后的冷却过程中，表面会形成致 化除鳞工艺中[-]，拉矫也是重要的预处理工序. 密脆性的氧化铁皮（俗称鳞层）.传统生产中，带钢在 冷轧前必须经过拉矫与酸洗工序将氧化铁皮去除，以 1氧化铁皮破裂机理 保证成品的表面质量[1) 拉矫机的工作机理，源于基体与氧化层间材料性 拉矫机采用机械作用的方法使表面氧化铁皮出现 能的差异，即铁基体在受力后会产生一定的弹塑性变 大量裂纹与部分剥落，为酸液的渗透创造了条件，提高 形，而脆性的氧化铁皮直接开裂或剥离[o-].前人对 了酸洗的质量和速率[5-].此外，目前研究较多的绿色 拉矫作用下氧化铁皮开裂与剥离行为进行了广泛探 收稿日期：2016-09-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51604024)：国家“十二五”科技支撑计划资助项目(2015BAF30B01):中央高校基本科研业务费专项 资金资助项目(FRF-TP-15-001A1)工程科学学报,第 39 卷,第 10 期:1540鄄鄄1545,2017 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 39, No. 10: 1540鄄鄄1545, October 2017 DOI: 10. 13374 / j. issn2095鄄鄄9389. 2017. 10. 012; http: / / journals. ustb. edu. cn 热轧带钢氧化铁皮拉伸开裂行为 王 尚1) , 杨 荃1) 苣 , 任云鹤1) , 王晓晨1) , 单忠德2) 1) 北京科技大学工程技术研究院, 北京 100083 2) 先进成形技术与装备国家重点实验室, 机械科学研究总院, 北京 100083 苣通信作者, E鄄mail: yangquan@ nercar. ustb. edu. cn 摘 要 采用 X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和万能拉力试验机,研究了 Q235鄄鄄A 带钢氧化铁皮的组织、结构 及其开裂行为. 结果表明,氧化铁皮的成分主要为 Fe3O4 、Fe2O3和 Fe,含有少量的 FeO,氧化层厚度比较均匀,约为 10 滋m,结 构致密且与基体结合较好. 拉伸实验表明,随着应变的增加,裂纹条数增加呈先慢,后快,再慢的规律. 应变达到 0郾 05% 时氧 化铁皮开始出现裂纹,当应变在 0郾 08% ~ 0郾 10% 范围内裂纹条数随应变增加非常明显,当应变超过 0郾 10% 时裂纹条数增加 缓慢,应变超过 0郾 15% 时裂纹条数几乎不再增加. 关键词 热轧带钢; 氧化铁皮; 裂纹; 拉伸断裂 分类号 TG111郾 91 Tensile cracking behavior of oxide scale in hot鄄rolled steel WANG Shang 1) , YANG Quan 1) 苣 , REN Yun鄄he 1) , WANG Xiao鄄chen 1) , SHAN Zhong鄄de 2) 1) School of Engineering Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory of Advanced Forming Technology and Equipment, China Academy of Machinery Science and Technology, Beijing 100083, China 苣Corresponding author, E鄄mail: yangquan@ nercar. ustb. edu. cn ABSTRACT The microstructure, structure, and cracking behavior of Q235鄄鄄A strip iron oxide skin were studied using X鄄ray diffrac鄄 tion (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and a universal tensile testing machine. The results show that the composition of the iron oxide mainly consists of Fe3O4 , Fe2O3 , and Fe, together with small amount of FeO, the oxide layer has the same thickness all over, about 10 滋m, the structure is dense, and the matrix is better connected. The tensile experiments show that with increasing strain, the increase in the number of cracks is at first slow, then fast, then slow again. When the strain reaches 0郾 05% , its iron oxide skin begins to crack; the number of cracks increases with increasing strain in the range 0郾 08% 鄄鄄 0郾 10% . When the strain exceeds 0郾 10% , the crack number increases slowly, and when the strain exceeds 0郾 15% , the number of cracks stops grow. KEY WORDS hot鄄rolled steel; oxide scale; cracks; tensile cracking 收稿日期: 2016鄄鄄09鄄鄄28 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51604024);国家“十二五冶科技支撑计划资助项目(2015BAF30B01);中央高校基本科研业务费专项 资金资助项目(FRF鄄鄄TP鄄鄄15鄄鄄001A1) 带钢在热轧及随后的冷却过程中,表面会形成致 密脆性的氧化铁皮(俗称鳞层). 传统生产中,带钢在 冷轧前必须经过拉矫与酸洗工序将氧化铁皮去除,以 保证成品的表面质量[1鄄鄄4] . 拉矫机采用机械作用的方法使表面氧化铁皮出现 大量裂纹与部分剥落,为酸液的渗透创造了条件,提高 了酸洗的质量和速率[5鄄鄄6] . 此外,目前研究较多的绿色 化除鳞工艺中[7鄄鄄9] ,拉矫也是重要的预处理工序. 1 氧化铁皮破裂机理 拉矫机的工作机理,源于基体与氧化层间材料性 能的差异,即铁基体在受力后会产生一定的弹塑性变 形,而脆性的氧化铁皮直接开裂或剥离[10鄄鄄12] . 前人对 拉矫作用下氧化铁皮开裂与剥离行为进行了广泛探