热轧带钢作为原料在冷轧之前需利用酸洗方法去除轧件表面氧化铁皮。酸洗法虽然除鳞效率高,但酸洗过程中产生的酸雾污染环境,危害人体健康且基体易产生“氢脆”现象,近年来以抛浆法及喷浆法为主的绿色除鳞法发展迅速,替代酸洗指日可待。但此技术仍难以用于大规模的钢铁生产中,关键制约因素主要在于氧化铁皮破裂机理没有掌握,除鳞参数难以设定,要么是除不干净,要么是磨粒嵌入金属基体。因此本课题以Q235热轧带钢为研究对象,通过理论研究及先进的实验方法,研究了表面氧化铁皮的临界破裂失效应变,确定了氧化铁皮断裂韧性,为掌握其它钢种氧化铁皮的破裂失效提供了帮助。具体内容及结果如下:(1)从理论上分析了氧化铁皮在拉、压应力状态下的失效情况,拉应力状态下氧化铁皮首先产生垂直于拉应力方向的裂纹,随后裂纹扩展形成贯穿裂纹,在界面缺陷处产生剥落;压应力状态下氧化铁皮首先在界面处产生裂纹,随后氧化铁皮发生屈曲,裂纹逐渐扩展并向氧化铁皮表面偏转,最后出现剥落。基于氧化铁皮的失效机理分析,依据断裂力学理论建立了相应失效阶段的临界应变的数学模型。(2)利用声发射检测系统对Q235热轧带钢试样在单向拉伸过程中氧化铁皮破裂产生的声发射信号进行采集和分析,并结合扫描电镜进行形貌观察,发现氧化铁皮经历的失效过程为微裂纹萌生,微裂纹增长,微裂纹聚结(宏观裂纹萌生),宏观裂纹增生,宏观裂纹聚结,氧化铁皮剥落。确定了裂纹萌生的临界应变εtm=0.0046,形成贯穿性裂纹的临界应变εtc=0.0113,初步计算出氧化铁皮的断裂韧性强度为9.40MPa(?)。(3)利用声发射检测系统对Q235热轧带钢试样在三点弯曲过程中氧化铁皮破裂产生的声发射信号进行采集和分析,并结合扫描电镜进行形貌观察,发现单面氧化铁皮受压失效从界间裂纹萌生开始,临界应变εpi=0.0058,随后氧化铁皮发生屈曲,临界应变εpb=0.0122,接着裂纹向表面偏转形成宏观裂纹,临界应变εpf=0.0241;单面氧化铁皮受拉失效裂纹首先从表面萌生,临界应变εpm=0.0055,随后裂纹扩展形成贯穿裂纹,临界应变εpc=0.0134,最后氧化铁皮-金属界面处产生裂纹,临界应变εpi=0.0187,与受压失效界间裂纹萌生的临界应变相比较可知氧化铁皮在受压侧更易从基体上剥落。另外,依据贯穿裂纹及界间裂纹产生的临界应变计算出氧化铁皮的断裂韧性强度在7.3-9.4MPa(?)之间。上述研究结果明确了氧化铁皮在不同应力状态下的失效行为,确定了不同失效阶段的临界应变,丰富了金属表面氧化铁皮的断裂理论,并对新型除鳞工艺的研发具有一定的指导作用。