摘要:针对S不锈钢中厚板表面出现裂纹缺陷的问题,对其连铸坯进行了低倍组织检测及表面渗透检测,再对产生裂纹缺陷的热轧钢板进行了扫描电镜分析及金相检验。结果表明:热轧钢板明显分成再结晶和未再结晶区域,裂纹均位于再结晶区域;由于再结晶和未再结晶区域组织的变形抗力不同,在钢板轧制过程中,变形抗力弱的区域开始出现裂纹,并扩展到钢板表面,这是产生表面裂纹缺陷的主要原因。
关键词:S不锈钢;中厚板;表面裂纹;结晶区域
中图分类号:TG.5;TG.21文献标志码:B文章编号:-()04--02
S不锈钢为高铬高镍型奥氏体不锈钢,与体心立方结构的铁素体和马氏体耐热钢相比,其不仅具有优良的耐腐蚀性能和力学性能,也具有优异的高温耐氧化性和抗蠕变性能[1-3]。该不锈钢主要应用于高温炉、石油化工、机械行业、航空航天等领域[4-7]。
某酸洗后的S不锈钢中厚板表面有大量的表面裂纹缺陷(见图1),笔者对其连铸坯进行了低倍组织检测及表面渗透检测,再对产生裂纹缺陷的热轧钢板进行了扫描电镜(SEM)分析,最终通过改变热轧工艺消除了该中厚板表面裂纹缺陷。
1理化检验
1.1连铸坯的低倍组织检测和渗透检测
S不锈钢在凝固过程中很容易产生晶间裂纹,采用低倍组织检测和渗透检测方法对同炉号的连铸坯进行检测,结果如图2,3所示。
在S不锈钢连铸坯上没有发现任何裂纹缺陷,在铸坯中心有0.5级的疏松缺陷。将连铸坯横截面进行了铣磨和抛光处理,在渗透检测时,将溶有着色染料的渗透液喷涂于抛光后的铸坯横截面上,如有缺陷存在,由于毛细作用,渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中,然后清除附着在工件表面的多余渗透液,经干燥后再施加显像剂,缺陷中的渗透液在毛细作用下被重新吸附到表面上被显示出来。
1.2S不锈钢中厚板的SEM检验和金相检验
对热轧态S不锈钢中厚板的横截面进行SEM检验,结果如图4所示,由图4可知,裂纹周围并无大面积氧化区域,也没有发现含有硅元素的氧化质点,说明裂纹并没有经过高温加热,初步推测裂纹是在坯料加热后经过轧制的过程中形成的。
将抛光后的热轧态S不锈钢中厚板进行侵蚀,采用光学显微镜观察其组织,结果如图5所示。通过观察发现,钢板明显分成再结晶和未再结晶两个区域,裂纹均发生在再结晶区域,再结晶区域和未再结晶区域的变形抗力不同,在轧制过程中,变形抗力小的区域形成裂纹,这是导致钢板表面产生裂纹的主要原因。
2改进措施
由以上分析可知,表面裂纹产生的原因为钢板轧制过程中产生的两相组织变形抗力不同,要消除裂纹,就要使钢板热轧态组织尽量单一,钢板充分再结晶或全部为轧制态组织。
材料在热变形的过程中,能否发生动态再结晶主要取决于变形量、变形温度与变形速率。材料动态再结晶的发生不仅与变形量有关,还与温度和应变速率有关,温度越高,应变速率越低,越能促进材料动态再结晶[8-10]。
产生缺陷的S不锈钢中厚板在热轧过程中热量散失得较快,终轧温度约为℃,根据动态再结晶理论,在热轧过程中实现全部动态再结晶难度极大。轧钢向不发生动态再结晶的方向发展,调整前后的轧钢工艺如表1所示。
调整轧钢工艺后,热轧态微观形貌如图6所示,由图6可知,经热处理后晶粒度为6级,钢板经酸洗后表面裂纹缺陷已经消除。
3结论
(1)对S不锈钢连铸坯和热轧态中厚板进行了低倍组织检测、渗透检测、SEM分析和金相检验,可知引起裂纹缺陷的主要原因是轧制工艺不合适,钢板热轧态组织再结晶和未再结晶区域明显,而再结晶区域的变形抗力较低。
(2)降低轧制温度可减小轧制过程中单道次变形量,使钢板在轧制过程中尽量不发生动态再结晶,钢板变形抗力一致消除了钢板的表面裂纹缺陷。
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文章来源材料与测试网期刊论文理化检验－物理分册58卷4期(pp:41-42)