王宏霞

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

SUS410S是我公司新開發(fā)的鋼種，但在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)邊裂缺陷，不僅降低了產(chǎn)品質(zhì)量，增加生產(chǎn)成本，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)也帶來一定的弊端。為此對(duì)導(dǎo)致SUS410S邊裂的原因進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行工藝改進(jìn)，為避免軋制邊裂提供理論支持。

1 試驗(yàn)方法

1.1 熱處理試驗(yàn)

在SUS410S鑄坯上截取50 mm×50 mm×100 mm的試樣塊進(jìn)行熱處理，即從850～1 350℃，每隔50℃為一個(gè)溫度點(diǎn)，升至試驗(yàn)溫度后將試樣保溫2 h，水冷至室溫。對(duì)熱處理后的試樣進(jìn)行金相分析和沖擊試驗(yàn)。確定溫度與相含量的關(guān)系曲線，通過斷口形貌確定有無過燒現(xiàn)象。

1.2 高溫拉伸試驗(yàn)

在板坯上截取試樣，按要求加工成試樣，加工尺寸見圖1。

圖1 高溫拉伸試樣加工圖Figure 1 The manufacturing diagram of tensile specimen with high temperature

利用Gleeble-1500熱應(yīng)力/應(yīng)變模擬機(jī)，試樣從1 000℃到1 200℃每隔20℃為一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。在熱模機(jī)上以恒定的應(yīng)變速度對(duì)試樣進(jìn)行拉伸，以斷面收縮率作為高溫塑性研究指標(biāo)，試樣加熱工藝見圖2。做高溫拉伸試樣板坯的化學(xué)成分見表1。

圖2 熱模擬加熱制度Figure 2 Thermal simulation heating schedule

表1 試樣化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 熱處理試驗(yàn)結(jié)果

熱處理后的試樣經(jīng)拋光后金相觀察，發(fā)現(xiàn)有較多球形夾雜物，見圖3。對(duì)這種球形夾雜物進(jìn)行能譜微區(qū)成分分析，其主要成分是O、Cr、Fe及少量Al、Si的復(fù)合夾雜物。

加熱到不同溫度淬火后的典型金相組織見圖4，由圖可知基體組織為黑色的馬氏體(由高溫奧氏體轉(zhuǎn)變而來)和白色的鐵素體[1]。

用圖像分析軟件測定各試樣的相含量，并做馬氏體相含量與溫度的關(guān)系曲線，見圖5。由圖5可知，SUS410S在850℃到1 100℃隨溫度升高馬氏體含量增多，但在1 100℃后隨溫度升高馬氏體含量下降。兩相組織的存在將降低鋼的熱塑性，這與鐵素體、奧氏體變形行為上的差異有關(guān)，兩相變形不協(xié)調(diào)可能導(dǎo)致不均勻應(yīng)力和應(yīng)變分布，使裂紋在兩相界面處形核與擴(kuò)展[2]。

圖3 夾雜物腐蝕前后照片F(xiàn)igure 3 The inclusion picture before and after corrosion

圖4 SUS410S各溫度典型組織圖片F(xiàn)igure 4 SUS410S classic structure charts with different temperatures

圖5 馬氏體相含量與溫度的關(guān)系Figure 5 The relationship between martensitic phase content and temperature

2.2 沖擊斷口電鏡分析

圖6為SUS410S在 850℃和1 350℃的沖擊斷口電鏡圖片，由圖可看出兩個(gè)溫度下的斷口上鐵素體區(qū)均發(fā)生解理斷裂，而馬氏體區(qū)為準(zhǔn)解理斷裂。

2.3 高溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果

將試樣加熱到不同試驗(yàn)溫度下進(jìn)行高溫拉伸，各溫度下的斷面收縮率與溫度的關(guān)系見圖7。從圖7可知在1 200℃時(shí)塑性最好，隨著溫度降低材料鑄造狀態(tài)塑性逐漸降低。

(a) 850℃ (b) 1 350℃

圖7 SUS410S溫度與斷面收縮率的關(guān)系Figure 7 The relationship between SUS410S temperatures and reduction of fracture face

3 討論

經(jīng)分析得出SUS410S不銹鋼在高溫下處于鐵素體與奧氏體的兩相區(qū)，在1 200℃時(shí)材料具有較高的塑性，隨溫度的降低塑性呈下降趨勢。

基于以上的分析結(jié)果調(diào)整軋制工藝。原工藝加熱溫度低開軋變形量大，現(xiàn)工藝充分利用材料的熱塑性，提高加熱溫度使材料在塑性較好的溫度區(qū)域變形，降低開軋變形量使材料不超過其允許變形量，以免產(chǎn)生裂紋。調(diào)整工藝后熱軋邊裂缺陷得到有效控制，邊裂率顯著降低。

4 結(jié)論

(1)SUS410S不銹鋼高溫組織為奧氏體和鐵素體，在1 100℃時(shí)奧氏體含量最高，當(dāng)加熱溫度超過1 250℃時(shí)鐵素體含量急劇增加。

(2)由高溫拉伸試驗(yàn)可知此材料在1 200℃時(shí)塑性較好，隨溫度降低材料塑性下降。在生產(chǎn)中應(yīng)控制適當(dāng)?shù)募訜釡囟?、保溫時(shí)間和開軋道次變形量，從而抑制邊裂產(chǎn)生。

[1]徐軍，蔡才，李伯平.430和410S不銹鋼邊裂機(jī)理分析及工藝改進(jìn)[J].寶鋼技術(shù)，2008(6)：55-57.

[2]吳玖.雙相不銹鋼[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999：280-282.