實例一：銅富集引起的板面微裂紋
材料名稱：16Mn
情況說明：
採用無鍍層銅製結晶器生產的16Mn 連鑄板坯，軋製成中厚板後，板面經常出現一種微裂紋，裂紋具有沿軋向變形壓扁的網絡狀特徵（圖1-1) 。在裂紋部位取樣，淺磨板面且拋光裂紋呈網絡狀分布的特徵更加明顯（圖1-2) 。
圖1-1 板面宏觀裂紋形貌
圖1-2 板面拋光形態下的裂紋形貌
為了弄清這種表面裂紋是在哪個工序產生的，對同一爐16Mn 鋼的68 塊鑄坯中的10 塊進行了表面修磨，另外58塊不修磨，在同一種加熱和軋制工藝下進行對比試驗。試驗結表明：58 塊未修磨試樣只有18塊表面無裂紋，其餘40塊均存在不同程度的表面微裂紋；10塊修磨試樣表面無裂紋。說明裂紋不是加熱過程中產生的，而是由鑄坯帶來的。
微觀特徵：
用金相顯微鏡觀察板面拋光面，裂紋呈網絡狀分布，其內嵌有氧化鐵，周圍有細密的高溫氧化圓點。試樣經3%硝酸酒精試劑浸蝕後，裂紋附近和延伸處可觀察到一種浮凸的棕黃色富集相，這種富集相有沿原奧氏體晶界分布特徵，見圖1-3。
圖1-3 板面裂紋及富集相
裂紋在縱截面表層具有沿變形最大方向壓扁的網絡狀特徵，其附近和延伸處有明顯的棕黃色富集相，見圖1-4。
圖1-4 截面表層裂紋及富集相
用電子探針對上述試樣上的棕黃色富集相進行成分（質量分數，％） 分析，富集相含有銅元素，定量分析點中w (Cu) 為2. 00%~44. 26%, 而鋼板正常部位分析點中卻無銅元素的聚集，銅元素分布特徵見圖1-5和圖1-6。
圖1-5 板面銅元素分布形態
圖1-6截面表層銅元素分布形態
分析判斷：
從16Mn 鋼板裂紋的微觀特徵以及鑄坯表面修磨對比試驗結果可以看出，板面微裂紋與Cu富集相相關。Cu 的來源是銅結晶器被鑄坯表面磨損所致。
實例二：砷富集引起的表面裂紋
材料名稱：高強度船板鋼
情況說明：
形狀不規則，宏觀特徵見圖1-7和圖1-8。用1: 1 鹽酸水溶液對原鋼板表面進行酸洗後，發現板面亦有較多的微裂紋，可見拉伸試樣表面的裂紋是由鋼板帶來的。
圖1-7 板面裂紋特徵之一
圖1-8 板面裂紋特徵之二
微觀特徵：
淺磨板面後觀察，裂紋附近有明顯的高溫氧化特徵。試樣經硝酸酒精試劑浸蝕後，調動顯微鏡焦距可觀察到裂紋附近有一種灰白色浮凸相（圖1-9 ) 。
圖1-9 板面裂紋附近浮凸相（箭頭所示）
取截面試樣觀察，裂紋深度為1.0~1.3mm, 其附近及延伸處也有灰白色的浮凸相（圖1-10 ) 。
圖1-10截面冷卻附近浮凸相（箭頭所示）
用電子探針分析儀對金相試樣上的灰白色浮凸相進行微區成分分析，浮凸相w (As) 高達7.22%。砷元素分布形態見圖1-11、圖1-12。而鋼板正常部位w (As) =0.028%, 與正常部位相比，裂紋附近的砷明顯富集。
圖1-11 裂紋附近砷元素的分布形態
圖1-12 裂紋延伸處砷元素分布形態
原料礦石的調查結果：
板厚20mm的 ABS 船板鋼（美國標準）， 在進行拉伸試驗時，試樣表面出現微裂紋，裂紋調查發現，燒結用硫酸渣和部分鐵粉中砷含量超標。例如，隨機抽查的兩個硫酸渣樣w(As) 分別為0.24%和0.20%, 個別供貨商的鐵粉中w(As) 甚至達到0.419%, 明顯超過供貨合同中規定的w(As) ≤0.05%的要求。
分析判斷：
裂紋附近存在明顯的砷富集相，說明鋼板表面裂紋的形成與該富集相有關。對原料礦石的調查結果表明，礦石中的砷含量超標。砷的熔點為800℃左右，含有這類低熔點元素的鋼在高溫氧化氣氛中加熱時，由於選擇性的氧化作用，在氧化鐵皮下形成一層低熔點的砷富集層，這一富集層呈熔融狀態沿奧氏體晶界滲透，導致晶界高溫強度降低，熱軋時在鋼板表面產生熱脆裂紋。
為避免鋼板表面產生熱脆裂紋，要加強對鐵礦石質量的檢查，制定相應的驗收標準。縮短鋼坯在砷富集相熔融區域的加熱時間，以減少這類富集相沿奧氏體晶界滲透。
實例3：磷、硫偏析引起的裂紋
材料名稱：Q235B
情況說明：
板厚40mm的Q235B鋼板,加工成圓形拉伸試樣,在拉伸試驗過程中試樣表面出現小裂紋（圖1-13) 。
圖1-13 Q235B拉伸試樣表面小裂紋
微觀特徵：
取金相試樣觀察，裂紋出現在鐵素體偏析區，該區域存在大量聚集分布的夾雜物，見圖1-14和圖1-15。
圖1-14 裂紋區域組織特徵
圖1-15 裂紋區域聚集分布的夾雜物
經電子探針分析，裂紋區域夾雜物為MnS (圖1-16) , 在該區域還存在磷的偏析（w (P)達0.085%) , 而正常部位無磷的偏析。
圖1-16 夾雜物元素分布形態
分析判斷：
由於鐵素體偏析區有磷元素的偏析和聚集分布的MnS夾雜，相對於正常部位組織，其強度和延塑性低，抗變形能力差，在拉伸時，這種不協調的形變導致偏析區產生裂紋。
實例4: 稀土氧化物夾雜引起的裂紋
材料名稱：DB685
情況說明：
厚度為40mm的 DB685 熱軋鋼板，板面出現數量較多的小裂紋（圖1-17) 。
圖1-17 鋼板表面裂紋宏觀特徵
化學成分：取鋼板裂紋試樣作化學成分（質量分數，％） 分析，結果見表1-1。
表1-1 鋼板化學成分（w/%)
微觀特徵：
用金相顯微鏡觀察鋼板縱截面試樣，裂紋分布在試樣表層，多呈樹枝狀沿變形最大方向擴展，裂紋處除氧化鐵外，還存在大量聚集分布的灰色顆粒狀夾雜物，見圖1-18和圖1-19。
圖1-18 鋼板表層樹枝狀裂紋及夾雜物
圖1-19 聚集分布的灰色顆粒狀夾雜物
用電子探針背散射電子像觀察，裂紋處的夾雜物呈白色顆粒，能譜儀分析結果表明，夾雜物為鑭（w (La) =33. 30%) 和鈰（w (Ce) =52. 03%) 的氧化物，見圖1-20和圖1-21。
圖1-20 夾雜物背射電子圖像
圖1-21 夾雜物能譜分析圖
分析判斷：
鋼板表層存在大量聚集分布的稀土（Le、Ce) 氧化物，這些夾雜物破壞了鋼的連續性，導致鋼板熱軋時表面產生裂紋。
鋼中加入稀土的作用是淨化鋼液、夾雜物變性、微合金化等。通過結晶器餵稀土絲的方式加人。當稀土加入量相對過高及加入方式不當時，致使稀土金屬富餘，富餘的稀土金屬在高溫過程中會被氧化，形成高熔點的聚集分布的稀土氧化物夾雜。
實例5: 鑄坯缺陷引起的板面蛛網狀裂紋
材料名稱：Q345A
情況說明：
板厚為50mm的Q345A熱軋板，距板邊20mm處的板面出現蛛網狀裂紋，裂紋宏觀特徵見圖1-22 。
圖1-22 表面蛛網狀裂紋宏觀特徵
微觀特徵：
沿板厚方向取截面金相試樣觀察，裂紋根部粗，尾端細，由表面向內深入鋼基，附近及其尾部延伸處有大量密集分布的氧化圓點，且伴有組織脫碳，見圖1-23和圖1-24 。
圖1-23 裂紋附近氧化圓點
圖1-24裂紋附近組織脫碳
實例6: 鑄坯中間裂紋引起的板面橫裂
材料名稱：50號鋼
情況說明：
一批50 號鋼連鑄板坯（坯厚250mm) , 軋製成厚度為85mm的鋼板後，在鋼板的下板面（即原鑄坯的上表面）出現大量長短不一的橫向裂縫，裂縫幾乎布滿整個板面。宏觀特徵見圖1-25和圖1-26。
圖1-25 板面裂紋宏觀特徵
圖1-26 圖1-25裂紋局部放大
酸蝕檢驗：
取鋼板縱截面低倍試樣作熱酸蝕檢驗，鋼板內部有嚴重的裂紋。裂紋位於板面與中心之間，形狀不規則，多呈曲線狀，其中靠近下板面一側的裂紋距板面較近，有的已暴露，見圖1-27 。另外，從酸蝕面上還可以看到鋼板枝晶較發達。
圖1-27 鋼板縱截面低倍缺陷特徵
微觀特徵：
取截面金相試樣進行顯微觀察，主裂紋附近有一些呈網絡狀分布的細裂紋、孔貌及 MnS 夾雜物（圖1-28）。
圖1-28 裂紋區域孔隙及MnS夾雜物
試樣用3%硝酸酒精溶液浸蝕後，正常部位組織為珠光體和網狀鐵素體。與之相比，裂紋區域珠光體量多且組織粗大，裂紋和孔隙多沿原奧氏體晶界分布，見圖1-29, 根據組織特徵判斷，裂紋區域碳含量偏高（接近0.7%) 。
圖1-29 裂紋區域組織及沿晶孔隙特徵
試樣經磷偏析試劑（即奧勃氏試劑）浸蝕後，裂紋區域呈白亮色（圖1-30) 。
圖1-30 裂紋區域呈白亮色
用電子提針對金相磨麵上的白亮區和非白亮區進行成分（質量分數，％） 對比分析，結果列於表1-2。表中白亮區w (P) 高達0. 22%, 說明白亮區為磷的強偏析區。
表1-2 試樣白亮區和非白亮區成分對比（w/%)
分析判斷：
50號鋼鋼板下表面出現的大量橫向裂紋是由內部裂紋在熱軋過程中暴露所致。該裂紋位於板面與中心之間，相當於原鑄坯的柱狀晶區，裂紋處伴有C、P. S元素的偏析。這此特徵與鑄坯中間裂紋相類似，因此可判斷裂紋是由鑄坯帶來的，且屬連鏈板坯中同裂紋。
實例7: 過燒引起的板面網絡狀裂紋
材料名稱：45號鋼
情況說明：
板厚20mm的45 號鋼熱軋板，板面出現大量的網絡狀裂紋和裂口（圖1-31) ，淺磨板面後裂紋呈網絡狀分布的特徵更加明顯，見圖1-32。
圖1-31 表面裂紋宏觀特徵
圖1-32 板面拋光面網狀裂紋宏觀特徵
微觀特徵：
沿板厚方向取縱截面金相試樣觀察，裂紋內嵌有氧化鐵，附近有一些氧化網絡，它們在截面表層具有沿變形最大方向壓扁的網絡狀特徵，裂紋附近組織脫碳，部分區域組織呈魏氏形態，見圖1-33。
圖1-33 截面網狀裂紋及附近組織特徵
由裂紋和氧化網絡勾勒的晶粒輪廓判斷，原奧氏體晶粒十分粗大。
分析判斷：
45號鋼熱軋板板面裂紋及氧化網絡具有沿粗大奧氏體晶界分布特徵，裂紋附近組織脫碳，且出現魏氏組織。這些特徵表明，板坯在加熱爐高溫段產生了過燒，裂紋是由過燒引起的。
實例8：軋制原因引起的板面裂紋
材料名稱：無取向矽鋼
情況說明：
無取向矽鋼連鑄板坯，熱軋成厚度為3mm的鋼板後，上、下板面各有一條帶狀缺陷（與軋向之間的夾角約為30°) , 條帶較直，略微凸起，一側有明顯裂紋，另一側與鋼基連接，見圖1-34。
圖1-34 板面缺陷宏觀形貌
微觀特徵：
垂直裂紋取橫截面試樣，肉眼可見裂紋沿板面斜向深入鋼基，在上、下板面對稱分布，裂紋較直，與板面之間的夾角約為45°, 見圖1-35。
圖1-35 截面裂紋宏觀特徵
裂紋微觀特徵如圖1-36 所示，裂紋尾端與板面近似平行，邊緣規則，其內有氧化鐵，附近無高溫氧化特徵。經試劑浸蝕後，鋼板組織為鐵素體，裂紋附近組織無異常，見圖1-37。
圖1-36 截面裂紋起始處及尾端特徵
圖1-37 截面裂紋附近組織特徵
分析判斷：
裂紋在上、下板面對稱分布，邊緣規則，附近無高溫氧化特徵，表明裂紋是在軋制過程中因軋制原因（鋼板變形不均或對中不良等）形成的摺疊缺陷。
實例9: 軋制原因引起的板面橫裂紋
材料名稱：SPHC
情況說明：
SPHC 連鑄板坯、熱軋成厚度為3mm的鋼板後，上板面出現間隔幾乎相等的周期性橫向微裂紋。用過硫酸銨水溶液擦拭板面後，裂紋特徵更加明顯，呈曲線狀分布，見圖1-38。
圖1-38 板面腐蝕後裂紋宏觀形貌
微觀特徵：
裂紋在鋼板縱截面表層呈雙條對稱分布、附近無高溫氧化特徵，見圖1-39。
經試劑浸蝕後，試樣正常部位組織為鐵素體和少量三次滲碳體、晶粒度為10級，裂紋兩側的晶粒存在差異，一側晶粒較細，晶粒度為11級：另一側晶粒與正常部位基本相同、晶粒度為9. 5級，見圖1-40。
圖1-39 截面表層裂紋特徵
圖1-40 裂紋兩側晶粒特徵
分析判斷：
裂紋在板面上的分布具有周期性，在縱截面上是雙條對稱分布、附近無高溫氧化特徵，表明裂紋是在軋制過程中形成的摺疊缺陷。
實例10: 板面硬化層引起的「搓板狀」橫裂紋
材料名稱：DB685
情況說明：
在生產DB685鋼板的過程中，有一塊板坯在粗軋後曾因設備故障而在輥道上較長時間水冷停擱，經軋製成厚度為40mm的鋼板後，該鋼板上表面出現較密集的區域性橫向裂紋，裂紋呈碎條狀有規律地沿鋼板橫向分布，其長短、深淺不一，宏觀形貌如「搓板狀」， 見圖1-41。有的裂紋開口較大，表現出沿軋向拉開、橫向擴展的「分離」特徵。
圖1-41 板面裂紋宏觀形貌
酸浸檢驗：
在鋼板的縱截面上，磨麵經酸浸蝕後，有裂紋的上表層呈現出顏色不同的三個區域，如圖1-42所示。外表層顏色較淺，裂紋基本位於該區域內，多數裂紋呈單條斜向深入板厚，部分呈雙條對稱的「喇叭狀」開口；次表層顏色較深，猶如受熱影響的「過渡區」， 少數裂紋深入該區；其餘部位為正常區，顏色有別於上述兩區。鋼板的下表層顏色與正常區域相同。
圖1-42 鋼板縱截面低倍形貌
微觀特徵：
磨製縱截面金相試樣觀察，裂紋較平直，多呈單條狀沿表面斜向深入鋼基，見圖1-43。圖1-42所示的外表層顏色較淺區域的顯微組織為馬氏體經高溫回火的回火索氏體（圖1-44a) 。從組織形貌上可以看出，該區原奧氏體晶粒粗大且多呈等軸狀，少數晶粒有變形但變形度很小，這表明其淬火組織是由奧氏體高溫區（再結晶區）相變而來；次表層顏色較深區域的組織為貝氏體與回火索氏體，原奧氏體晶粒輪廓紊亂，見圖1-44b; 其餘正常部位（含鋼板下表層）的組織為板條貝氏體，原奧氏體晶粒形變後被壓扁、伸長，明顯地表現出奧氏體低溫區（非再結晶區）軋制後的相變特徵，見圖1-44c。
圖1-43 鋼板截面上裂紋形貌
圖1-44 鋼板截面過渡層a、過渡層b、及中部c組織
分布在鋼板上表層（淬硬層）內的小裂紋，其兩側的組織無明顯差別，均屬於原等軸奧氏體轉變的馬氏體回火後的組織。
某些進入鋼基較深的裂紋，在裂紋的開口部位（裂口起始部位）兩側組織相同，均為上述淬火馬氏體經高溫回火後的組織。而裂紋延伸進入「過渡區」的部位，尤其是靠近裂紋尾部，裂紋兩側組織差別頗大。裂紋靠近上表層一側，組織不流變（或很小流變）， 而靠近鋼基內部的一側，組織明顯流變，貝氏體板條沿鋼基流變方向分布，見圖1-45。裂紋兩側的組織差異正是不同類型的組織隨裂紋形變後的結果。
圖1-45 裂紋兩側組織特徵
以上組織特徵表明，裂紋最早在淬硬的表層形成，在其後的軋制過程中進一步向內擴展。並與板面呈一定角度傾斜。
分析判斷：
一般來說，鋼板生產的軋制過程，從開軋至終軋均是在奧氏體相區進行，終軋之後發生類氏體相變。DB685 鋼屬低碳貝氏體鋼，具有較好的淬透性，終軋之後相變的組織為板條貝氏體。但上述在鋼板截面上所觀察到的宏、微觀組織特徵表明，鋼板截面存在三層不同組織的區域：表層為馬氏體經高溫回火的索氏體組織；次表層為貝氏體與回火索氏體；其餘正常部位為板條貝氏體組織。表層組織相對於其餘部位組織，其強度、硬度較高，延塑性低，在隨後的軋制過程中，較硬的表層比其他部位難於變形，表層組織的變形量將大大低於其他部位，這種不協調的形變導致表面拉裂，形成「搓板狀」裂紋。