J4不銹鋼酸洗板折彎開裂原因分析

張　爽

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

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J4不銹鋼酸洗板折彎開裂原因分析

張爽

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

某公司生產(chǎn)的J4不銹鋼酸洗板折彎加工成掛件，在折彎加工過程中沿R弧處出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象，對開裂樣品進(jìn)行分析以找出開裂原因。

1試驗(yàn)方法

對開裂樣品進(jìn)行宏觀圖片采集。利用SPECRTOLAB M10型光電直讀光譜儀對樣品化學(xué)成分進(jìn)行分析，計(jì)算Md30。截取基體與開裂部位的金相試樣，進(jìn)行組織觀察。利用FMP30鐵素體儀測量開裂樣品不同部位的馬氏體相含量。對送檢試樣進(jìn)行1 100℃保溫5 min，水冷固溶處理試驗(yàn)，并觀察固溶處理后的組織情況。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1宏觀分析結(jié)果

J4不銹鋼折彎開裂形貌見圖1。開裂部位均位于R弧外側(cè)，且雙面折彎開裂程度比單面折彎嚴(yán)重。

2.2化學(xué)成分分析結(jié)果

開裂試樣化學(xué)成分實(shí)測值與未開裂樣品標(biāo)準(zhǔn)值對比結(jié)果見表1。開裂試樣P元素稍高。

2.3金相分析結(jié)果

2.3.1夾雜物與基體組織

開裂樣非金屬夾雜物評級與組織情況見表2。非金屬夾雜物以B、C類為主，夾雜物形貌見圖2?；w組織為奧氏體，晶界上有碳化物析出，見圖3。

表1　開裂試樣化學(xué)成分實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值對照

表2　非金屬夾雜物評級與基體組織檢測結(jié)果

2.3.2開裂處組織

開裂處組織見圖4。R弧內(nèi)、外側(cè)組織均發(fā)現(xiàn)馬氏體組織，且R弧外側(cè)馬氏體相組織明顯多于內(nèi)側(cè)，裂紋兩側(cè)尤為多，裂紋延伸尾端出現(xiàn)沿晶開裂現(xiàn)象。

2.4馬氏體含量測量結(jié)果

利用FMP30鐵素體儀測量馬氏體相含量，開裂樣品各部位檢測結(jié)果見表3。從表3可以看出，從剪切面到單面折彎再到雙面折彎，馬氏體相含量隨變形程度的增大而增多。

(a)單面折彎 (b)雙面折彎

圖2　非金屬夾雜物形貌

圖3　基體組織

(a) R弧外側(cè) (b) R弧內(nèi)側(cè)

基體剪切面單面折彎部位雙面折彎部位0～0.1615.81922.47

圖5　固溶處理后的組織

2.5固溶處理試驗(yàn)結(jié)果

對送檢試樣進(jìn)行1 100℃保溫5 min，水冷固溶處理試驗(yàn)。固溶處理后的組織為奧氏體，晶界未發(fā)現(xiàn)碳化物，見圖5。對固溶處理后的試樣剪切后進(jìn)行折彎，仍然出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，見圖6。

對固溶處理后折彎開裂的試樣進(jìn)行組織觀察，在開裂部位和剪切部位都出現(xiàn)了大量的馬氏體組織，見圖7。

圖6　固溶處理后試樣折彎開裂

Figure 6　Fold crack of specimen after solution treatment

3開裂原因分析

開裂樣品的馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md30較高，形變時誘導(dǎo)馬氏體相轉(zhuǎn)變就容易產(chǎn)生，冷化硬作程度越大，越不利于冷加工成型[2]。

通過金相分析得知，J4不銹鋼酸洗板基體組織為奧氏體，晶界有碳化物析出。但在折彎受力最大的R弧部位的內(nèi)側(cè)與外側(cè)組織均出現(xiàn)了形變誘導(dǎo)馬氏體，且R弧外側(cè)馬氏體相含量比內(nèi)側(cè)多。由此證明開裂與馬氏體相有直接關(guān)聯(lián)。還發(fā)現(xiàn)在裂紋延伸尾端有沿晶開裂現(xiàn)象，因此也不排除晶界碳化物對折彎開裂的影響。

為了進(jìn)一步分析晶界碳化物與折彎開裂的關(guān)系，我們對送檢樣品進(jìn)行了固溶處理試驗(yàn)，試驗(yàn)后晶界碳化物消失，組織無異常。對固溶的試樣進(jìn)行剪切后做折彎處理，同樣也出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，并且在剪切部位組織就發(fā)現(xiàn)了形變誘導(dǎo)馬氏體相存在。由此說明樣品組織中的晶界碳化物析出不是導(dǎo)致折彎開裂的主要原因，而材質(zhì)的合金成分配比不佳導(dǎo)致材質(zhì)在冷加工過程中容易發(fā)生形變誘導(dǎo)馬氏體相才是材質(zhì)發(fā)生折彎開裂的主要原因。

綜合以上分析得出，材質(zhì)在折彎過程中R弧外側(cè)受拉應(yīng)力最大，因此該部位冷作硬化程度最大，材質(zhì)在冷作硬化下在此處發(fā)生了開裂現(xiàn)象，并在晶界碳化物析出的作用下，沿晶界向基體內(nèi)部延伸。

4結(jié)論

通過對J4不銹鋼酸洗板折彎開裂試樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得出結(jié)論：材質(zhì)合金配比不佳，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md30較高導(dǎo)致材質(zhì)從剪切過程開始就出現(xiàn)了形變誘導(dǎo)馬氏體相轉(zhuǎn)變，最終在折彎應(yīng)力集中的R弧處發(fā)生開裂。

參考文獻(xiàn)

[1]陸世英.不銹鋼概論[M]. 北京: 中國科學(xué)技術(shù)出版社,2007.

[2]304不銹鋼形變誘導(dǎo)馬氏體相變的影響因素分析[J]. 焊接學(xué)報(bào)，2012(12)：89-93.

編輯杜敏

摘要：針對J4不銹鋼酸洗板在折彎加工成掛件過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，對開裂樣品進(jìn)行了宏觀分析、化學(xué)成分分析、金相分析和固溶處理試驗(yàn)。分析結(jié)果表明：材質(zhì)合金配比不佳，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md較高是導(dǎo)致材質(zhì)在折彎過程中出現(xiàn)形變誘導(dǎo)馬氏體相轉(zhuǎn)變，進(jìn)而在折彎應(yīng)力集中的R弧處發(fā)生開裂的主要原因。

關(guān)鍵詞：J4不銹鋼酸洗板；折彎；開裂；馬氏體相變

Reason Analysis on Fold Crack of J4 Stainless Steel Pickling Plate

Zhang Shuang

Abstract：Regarding to fracture appeared on J4 stainless steel pickling plate during fold bending, measures of macro analysis, chemical composition analysis, metallographic analysis and solution treatment test on the specimen have been conducted. The result showed that unsound material alloy matching and higher martensite transition point Mdwere key cause that resulted in martensite phase transition induced by deformation and furthermore fracture of R arc with folding stress concentration occurred.

Key words：J4 stainless steel pickling plate; fold bending; fracture; martensite phase transition

收稿日期：2015—07—10

中圖分類號：TG115

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B