不銹鋼酸洗板線裂缺陷分析及在后續(xù)冷軋過(guò)程中的演變

王宏霞　李志平　王俊海　劉　明

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

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不銹鋼酸洗板線裂缺陷分析及在后續(xù)冷軋過(guò)程中的演變

王宏霞李志平王俊海劉明

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

摘要：對(duì)線裂缺陷試樣進(jìn)行金相分析、掃描電鏡能譜分析確定了此裂紋產(chǎn)生原因。截取有線裂缺陷的酸洗板進(jìn)行冷軋軋制試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)冷軋板進(jìn)行宏觀分析、硬度分析及馬氏體含量測(cè)定，確定了裂紋對(duì)后續(xù)冷軋板表面質(zhì)量的影響及最大軋制壓下率。

關(guān)鍵詞：酸洗板；線裂；能譜分析；冷軋

不銹鋼酸洗板檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)TS21線裂缺陷頻率較高，對(duì)此種缺陷的產(chǎn)生原因、后續(xù)冷軋過(guò)程中能否消除及此鋼種允許一次軋制最大變形量，一直未能得到明確結(jié)論。本試驗(yàn)主要對(duì)酸洗板有線裂缺陷的試樣進(jìn)行分析，并進(jìn)行冷軋軋制試驗(yàn)，觀察此缺陷隨軋制變形量的演變。

1試驗(yàn)方法及試樣截取

對(duì)有酸洗線裂缺陷的鋼板取樣進(jìn)行金相分析和掃描電鏡能譜分析，確定裂紋的產(chǎn)生原因，并對(duì)截取酸洗板進(jìn)行冷軋軋制試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)冷軋板進(jìn)行宏觀分析、硬度分析及馬氏體含量測(cè)定，確定裂紋對(duì)后續(xù)冷軋板表面質(zhì)量的影響及最大軋制壓下率。

沿軋制方向截取寬600 mm×30 mm的試樣，所截取的試樣分別編號(hào)，其中1、2、3、4號(hào)試樣表面裂紋較嚴(yán)重，5、6號(hào)試樣表面裂紋輕微，見(jiàn)圖1。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1宏觀分析結(jié)果

對(duì)所取試樣進(jìn)行宏觀分析，發(fā)現(xiàn)靠近板邊部(一側(cè)距邊部150 mm，另一側(cè)距邊部110 mm)裂紋較嚴(yán)重，鋼板中間裂紋輕微。

2.2金相分析結(jié)果

對(duì)酸洗板進(jìn)行金相分析，發(fā)現(xiàn)試樣中硫化物和硅酸鹽夾雜物較多，其中硫化物夾雜3.0級(jí)，超長(zhǎng)硅酸鹽夾雜2.5級(jí)，具體分析結(jié)果詳見(jiàn)表1。

圖1　截取的酸洗板冷軋?jiān)囼?yàn)樣

夾雜物ABCDDS晶粒度等級(jí)3.01.02.5S0.5-6.5

磨制裂紋較嚴(yán)重的部位橫向試樣，金相分析發(fā)現(xiàn)距表面130 μm處氧化較嚴(yán)重。

磨制縱向試樣，發(fā)現(xiàn)酸洗板表面裂紋部位距試樣表面80 μm處有一條長(zhǎng)6 mm與表面相通的裂紋，裂紋氧化較嚴(yán)重，見(jiàn)圖2。試樣經(jīng)苦味酸鹽酸酒精溶液腐蝕，晶粒度7.0級(jí)，組織為孿晶奧氏體、組織未發(fā)現(xiàn)異常，見(jiàn)圖3。

圖2　與表面相通的裂紋

圖3　試樣組織

2.3掃描電鏡能譜分析

圖4為與表面相通的裂紋電鏡下形貌。圖5為裂紋部位能譜分析圖。對(duì)裂紋處進(jìn)行微區(qū)成分分析，主要為O、Mn、Cr、Fe，個(gè)別區(qū)域有夾雜物成分，具體見(jiàn)表2、表3。由表2、表3可知酸洗板表面裂紋缺陷部位向基體內(nèi)延伸的微裂紋發(fā)生了氧化。

2.4冷軋軋制工藝及表面檢測(cè)結(jié)果

對(duì)所取的1號(hào)～6號(hào)試樣進(jìn)行不同變形量的冷軋軋制試驗(yàn)，軋制工藝參數(shù)見(jiàn)表4。5號(hào)試樣軋制變形到1.0 mm時(shí)發(fā)生斷帶，6號(hào)試樣軋制變形到0.91 mm時(shí)發(fā)生斷帶，說(shuō)明鋼帶變形80%時(shí)材料已經(jīng)很脆，不能繼續(xù)軋制。

圖4　與表面相通的裂紋電鏡下形貌

圖5　裂紋部位能譜分析圖

試樣經(jīng)不同變形量冷軋后，檢驗(yàn)表面質(zhì)量，并與軋制前酸洗板表面裂紋形態(tài)進(jìn)行對(duì)比，冷軋后裂紋沿軋制方向延伸，最終表現(xiàn)為冷軋板脫皮，且裂紋越嚴(yán)重冷軋后脫皮越明顯，表5為各試樣軋制前后裂紋形態(tài)。

酸洗板冷軋前后表面質(zhì)量對(duì)比表明，即使很輕微的線裂缺陷在后續(xù)冷軋過(guò)程中也不能消除，隨變形量增大脫皮缺陷更為明顯，只是缺陷大小不同而已。

表3　圖5中各點(diǎn)能譜分析結(jié)果(%)

2.5冷軋板馬氏體相含量及硬度、延伸率檢測(cè)結(jié)果

對(duì)不同變形量的冷軋板用鐵素體儀進(jìn)行馬氏體含量測(cè)定，并檢測(cè)其硬度，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知變形量40.4%時(shí)馬氏體含量為33.8%，當(dāng)變形量在50%～70%時(shí)馬氏體含量在42%左右，變形量在80%時(shí)馬氏體含量為48.2%，說(shuō)明變形量超過(guò)70%時(shí)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變加快。

表4　冷軋軋制試驗(yàn)工藝參數(shù)

表5　冷軋前后試樣對(duì)比

表6　馬氏體含量及硬度檢測(cè)結(jié)果

圖6　馬氏體含量、硬度與變形量的關(guān)系曲線

繪制馬氏體含量、硬度與變形量的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖6。由圖6可知隨變形量增大，馬氏體含量和硬度有升高趨勢(shì)。對(duì)不同變形量的冷軋板進(jìn)行拉伸性能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)變形量為40.4%時(shí)鋼板殘余塑性為8%，而變形量為81.8%時(shí)殘余塑性僅為2%，說(shuō)明冷軋變形量達(dá)到80%時(shí)再繼續(xù)變形較困難。

3討論

對(duì)酸洗板板面裂紋試樣進(jìn)行了夾雜物和組織觀察，試樣中夾雜物含量較高，組織為正常奧氏體組織。通過(guò)對(duì)裂紋部位進(jìn)行金相分析、掃描電鏡及能譜分析，缺陷部位存在較長(zhǎng)的、且與表面相通的氧化條帶。其產(chǎn)生原因是板坯存在氣泡，在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)，氣泡被燒穿或熱軋過(guò)程中軋制破裂，導(dǎo)致內(nèi)層組織被氧化形成表面裂紋。

表面有裂紋缺陷的酸洗板試樣在后續(xù)冷軋過(guò)程中并不能消除或減輕缺陷，酸洗板表面裂紋缺陷的存在導(dǎo)致冷軋板表面起皮。在冷軋過(guò)程中，隨著變形量的增大，形變馬氏體數(shù)量增多，當(dāng)變形量達(dá)到80%時(shí)，鋼板的殘余塑性只有2%，繼續(xù)變形將發(fā)生斷裂。

4結(jié)論

酸洗板表面的線裂缺陷在后續(xù)冷軋過(guò)程中不能消除；當(dāng)冷變形量達(dá)到80%時(shí)，鋼的塑性只有2%，說(shuō)明80%已是極限變形量；隨著變形量的增大，形變馬氏體增多，硬度升高，當(dāng)變形量達(dá)到80%時(shí)，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變加快。

編輯陳秀娟

Analysis of Stainless Steel Pickling Plate Line Crack Defects

and Crack Evolution in Cold Rolling Process

Wang Hongxia, Li Zhiping, Wang Junhai, Liu Ming

Abstract：Line crack specimen has been conducted metallographic analysis and SEM energy spectrum analysis to determine crack generation cause. Pickling plate with line crack has been cut to carry out cold rolling test. By analyses on macroscope and hardness and martensite content determination, effect of crack on surface quality of cold rolling plate and maximum rolling reduction ratio have been confirmed.

Key words：pickling plate; line crack；energy spectrum analysis; cold rolling

收稿日期：2015—03—12

中圖分類號(hào)：TG115.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B