摘 要:針對310S不銹鋼中厚板表面出現(xiàn)裂紋缺陷的問題,對其連鑄坯進行了低倍組織檢測及 表面滲透檢測,再對產(chǎn)生裂紋缺陷的熱軋鋼板進行了掃描電鏡分析及金相檢驗。結(jié)果表明:熱軋鋼 板明顯分成再結(jié)晶和未再結(jié)晶區(qū)域,裂紋均位于再結(jié)晶區(qū)域;由于再結(jié)晶和未再結(jié)晶區(qū)域組織的變 形抗力不同,在鋼板軋制過程中,變形抗力弱的區(qū)域開始出現(xiàn)裂紋,并擴展到鋼板表面,這是產(chǎn)生表 面裂紋缺陷的主要原因。

310S不銹鋼為高鉻高鎳型奧氏體不銹鋼,與體 心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體和馬氏體耐熱鋼相比,其不僅 具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和力學性能,也具有優(yōu)異的 高溫耐氧化性和抗蠕變性能[1-3]。該不銹鋼主要應 用于高溫 爐、石 油 化 工、機 械 行 業(yè)、航 空 航 天 等 領 域[4-7]。

某酸洗后的310S不 銹 鋼 中 厚 板 表 面 有 大 量 的表面裂紋缺陷(見 圖 1),筆 者 對 其 連 鑄 坯 進 行 了低倍組織檢測及 表 面 滲 透 檢 測,再 對 產(chǎn) 生 裂 紋 缺陷的熱軋鋼板進行了掃描電鏡(SEM)分 析,最 終 通 過 改 變 熱 軋 工 藝 消 除 了 該 中 厚 板 表 面 裂 紋 缺陷。

1 理化檢驗

1.1 連鑄坯的低倍組織檢測和滲透檢測

在310S不銹鋼連鑄坯上沒有發(fā)現(xiàn)任何裂紋缺 陷,在鑄坯中心有0.5級的疏松缺陷。將連鑄坯橫 截面進行了銑磨和拋光處理,在滲透檢測時,將溶有 著色染料的滲透液噴涂于拋光后的鑄坯橫截面上, 如有缺陷存在,由于毛細作用,滲透液滲入到細小的 表面開口缺陷中,然后清除附著在工件表面的多余 滲透液,經(jīng)干燥后再施加顯像劑,缺陷中的滲透液在 毛細作用下被重新吸附到表面上被顯示出來。

1.2 310S不銹鋼中厚板的SEM 檢驗和金相檢驗

對熱軋態(tài) 310S 不 銹 鋼 中 厚 板 的 橫 截 面 進 行 SEM 檢驗,裂紋周圍 并無大面積氧化區(qū)域,也沒有發(fā)現(xiàn)含有硅元素的氧 化質(zhì)點,說明裂紋并沒有經(jīng)過高溫加熱,初步推測裂 紋是在坯料加熱后經(jīng)過軋制的過程中形成的。

將拋光后的熱軋態(tài)310S不銹鋼中厚板進行侵 蝕,采用光學顯微鏡觀察其組織,結(jié)果如圖5所示。 通過觀察發(fā)現(xiàn),鋼板明顯分成再結(jié)晶和未再結(jié)晶兩 個區(qū)域,裂紋均發(fā)生在再結(jié)晶區(qū)域,再結(jié)晶區(qū)域和未 再結(jié)晶區(qū)域的變形抗力不同,在軋制過程中,變形抗 力小的區(qū)域形成裂紋,這是導致鋼板表面產(chǎn)生裂紋的主要原因。

2 改進措施

由以上分析可知,表面裂紋產(chǎn)生的原因為鋼板 軋制過程中產(chǎn)生的兩相組織變形抗力不同,要消除 裂紋,就要使鋼板熱軋態(tài)組織盡量單一,鋼板充分再 結(jié)晶或全部為軋制態(tài)組織。

材料在熱變形的過程中,能否發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶 主要取決于變形量、變形溫度與變形速率。材料動 態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生不僅與變形量有關,還與溫度和應 變速率有關,溫度越高,應變速率越低,越能促進材 料動態(tài)再結(jié)晶[8-10]。

產(chǎn)生缺陷的310S不銹鋼中厚板在熱軋過程中 熱量散失得較快,終軋溫度約為900℃,根據(jù)動態(tài)再 結(jié)晶理論,在熱軋過程中實現(xiàn)全部動態(tài)再結(jié)晶難度 極大。軋鋼向不發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的方向發(fā)展,調(diào)整 前后的軋鋼工藝如表1所示。

調(diào)整軋鋼工藝后,經(jīng)熱處理后晶粒度為6級,鋼板經(jīng)酸洗 后表面裂紋缺陷已經(jīng)消除。

3 結(jié)論

(1)對310S不銹鋼連鑄坯和熱軋態(tài)中厚板進 行了低倍組織檢測、滲透檢測、SEM 分析和金相檢 驗,可知引起裂紋缺陷的主要原因是軋制工藝不合 適,鋼板熱軋態(tài)組織再結(jié)晶和未再結(jié)晶區(qū)域明顯,而 再結(jié)晶區(qū)域的變形抗力較低。

(2)降低軋制溫度可減小軋制過程中單道次變 形量,使鋼板在軋制過程中盡量不發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶, 鋼板變形抗力一致消除了鋼板的表面裂紋缺陷。