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    410B鋼板成形開裂原因分析

    2019-01-30 06:00:22王宏霞任來鎖吳月龍
    中國重型裝備 2019年1期
    關(guān)鍵詞:成形力學(xué)性能剪切

    王宏霞 任來鎖 吳月龍

    (山東泰山鋼鐵集團有限公司,山東271100)

    410B鋼種具有較高的強度、韌性,良好的耐蝕性和機加工性能。主要用于韌性要求較高、一定的不銹性并承受沖擊載荷的零部件,如葉片、緊固件、結(jié)構(gòu)件等,也可用于制作在常溫條件下耐弱腐蝕介質(zhì)的設(shè)備和部件。

    1 試驗方法

    采用SPECRTOLADM10型光電直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析,利用RB250RVRE布洛維全自動硬度計和WAW-600C型微機控制電液伺服萬能試驗機進(jìn)行力學(xué)性能檢測,在鋼板上分別取縱向和橫向試樣進(jìn)行磨制,拋光后在GX51金相顯微鏡上進(jìn)行金相分析,腐蝕劑采用FeCl3鹽酸溶液。

    2 試驗結(jié)果

    2.1 化學(xué)成分檢測

    對送檢樣品化學(xué)成分檢測,由表1可知送檢樣品的化學(xué)成分檢測結(jié)果與該鋼帶的熔煉成分吻合,化學(xué)成分達(dá)到該鋼種控制要求。

    表1 化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions

    2.2 力學(xué)性能檢測

    取未進(jìn)行成形加工的鋼板進(jìn)行力學(xué)性能檢測,由表2可知所取鋼板的力學(xué)性能檢測結(jié)果與鋼帶出廠檢測結(jié)果基本一致,均達(dá)到控制要求。

    2.3 宏觀檢測

    表2 力學(xué)性能檢測結(jié)果Table 2 Mechanical properties test results

    樣品存在開裂缺陷。觀察試樣時發(fā)現(xiàn)試樣受力產(chǎn)生的壓痕偏向一側(cè),送檢試樣宏觀形貌見圖1。

    宏觀分析,發(fā)現(xiàn)靠近開裂一側(cè)的鋼板邊部剪切質(zhì)量較差,如圖2所示。在顯微鏡下觀察,剪切板面為下表面的,裂縫均由原始剪切邊在厚度方向從外向里開裂;剪切板面為上表面的,彎曲后完好。鋼板另一側(cè)剪切質(zhì)量相對較好,有輕微的剪切毛刺,未發(fā)現(xiàn)剪切裂紋,如圖3所示。

    鋼板沿寬度方向分條后采用一次成型工藝進(jìn)行加工,由圖4(a)可看出樣品從邊部開裂并向內(nèi)擴展,裂紋終止于鋼板表面變形痕跡明顯的部位。對開裂部位的斷口進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)剪切質(zhì)量較差的部位是裂紋源,見圖4(b)和(c)。加工時,首先從剪切質(zhì)量較差的部位產(chǎn)生開裂,部分?jǐn)嗫诔仕毫褷顟B(tài)。

    (a)正面

    (b)背面

    2.4 金相檢測

    對送檢鋼帶進(jìn)行金相檢測,縱向試樣中夾雜物主要是B1.0級、D0.5級,夾雜物控制較好。橫向試樣腐蝕后組織為鐵素體和顆粒狀碳化物,晶粒度為8.0級。夾雜物及基體組織見圖5。

    3 結(jié)果分析

    經(jīng)分析材料成分、組織無異常,材料符合協(xié)議要求。宏觀分析,鋼板剪切邊一側(cè)剪切質(zhì)量較差,一側(cè)剪切質(zhì)量相對較好,送檢試樣開裂部位位于剪切質(zhì)量較差的一側(cè)。剪切質(zhì)量較差的一側(cè)存在剪切面粗糙、剪切裂口、毛刺等缺陷,這些缺陷在后續(xù)變形過程中可能產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致開裂,斷口分析確定剪切邊部質(zhì)量較差的部位是斷裂源。從樣品受力痕跡發(fā)現(xiàn)成型加工受力位置不對稱,偏向一側(cè)。由以上分析說明:加工開裂與分條剪切質(zhì)量和成形工藝有關(guān),分條時鋼板剪切質(zhì)量是主要影響因素。

    圖2 鋼板剪切裂紋Figure 2 Shear crack of steel plate

    圖3 鋼板剪切毛刺輕的一面Figure 3 The side of fewer burrs sheared for steel plate

    圖4 斷裂部位及斷口形貌Figure 4 Fracture location and fracture morphology

    圖5 夾雜物與基體組織Figure 5 Inclusion and matrix structure

    影響剪斷面質(zhì)量的因素主要有材料的力學(xué)性能、上下剪刃的間隙以及刀刃的鋒利度。用戶要根據(jù)材料力學(xué)性能調(diào)整合適的剪刃間隙,帶材工件切口出現(xiàn)毛刺、凸點或缺口時,應(yīng)檢查上、下剪刃的間隙是否匹配,刃口有無崩刃等情況,剪切質(zhì)量是影響后續(xù)加工成形的關(guān)鍵因素。

    4 結(jié)論

    通過對送檢試樣分析,樣品加工開裂與鋼板分條剪切質(zhì)量和沖壓成型時鋼帶放置位置偏斜有關(guān)。由于該機加工廠對鋼板的原始剪切邊部直接進(jìn)行加工,而且成形工藝不嚴(yán)謹(jǐn),造成原始剪切邊部出現(xiàn)開裂。為此,在處理過程中,對用戶的再加工工藝進(jìn)行分析指導(dǎo),建議在現(xiàn)有的成形工藝下提高板材剪切質(zhì)量,同時提高沖壓成形樣品放置精度。

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