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        CrMnN奧氏體不銹鋼沖壓開(kāi)裂的原因分析

        2013-11-18 13:30:54王宏霞吳月龍
        中國(guó)重型裝備 2013年2期
        關(guān)鍵詞:譜分析掃描電鏡硫化物

        王宏霞 劉 剛 吳月龍 李 鐵

        (山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東 271100)

        我公司生產(chǎn)的TS21 屬于CrMnN 奧氏體不銹鋼,其具有優(yōu)異的沖壓成形性,但近期少量冷軋板出現(xiàn)了沖壓開(kāi)裂現(xiàn)象。對(duì)沖壓開(kāi)裂件進(jìn)行了檢測(cè)分析,從而找出導(dǎo)致開(kāi)裂的原因。

        1 試驗(yàn)方法

        對(duì)送檢的沖壓開(kāi)裂試樣進(jìn)行宏觀檢測(cè);采用SPECTROLAB M10 型光電直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析;用GX51 金相顯微鏡進(jìn)行金相檢測(cè);利用XL-30 掃描電子顯微鏡觀察斷口微觀形態(tài)特征,并進(jìn)行微區(qū)成分分析。

        2 試驗(yàn)結(jié)果

        2.1 宏觀檢測(cè)結(jié)果

        對(duì)送檢試樣進(jìn)行宏觀分析,發(fā)現(xiàn)送檢的1、2號(hào)沖壓試樣均是沿鋼板軋制方向開(kāi)裂(圖1),經(jīng)測(cè)量鋼板厚度約1.0 mm,開(kāi)裂裂口深度在5 mm~7 mm。

        2.2 化學(xué)成分分析結(jié)果

        對(duì)試樣進(jìn)行光譜成分分析,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知試樣的化學(xué)成分均在要求的范圍內(nèi),成分合格。

        圖1 送檢試樣宏觀形貌Figure 1 Macro appearance of testing specimen

        表1 試樣化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table 1 Analyzed results of specimen chemical composition(mass fraction,%)

        2.3 金相分析結(jié)果

        截取兩個(gè)試樣進(jìn)行夾雜物檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2,試樣中夾雜物較多(圖2)。試樣經(jīng)苦味酸鹽酸溶液腐蝕后得到組織為奧氏體(圖3),晶粒度均為6.0 級(jí)。

        表2 夾雜物、晶粒度檢測(cè)結(jié)果Table 2 Testing results of inclusions and grain size

        圖2 試樣中的典型夾雜物Figure 2 Typical inclusions of specimen

        圖3 試樣金相組織Figure 3 Metallographic structure of specimen

        2.4 沖壓斷口掃描電鏡能譜分析結(jié)果

        在開(kāi)裂部位取斷口試樣進(jìn)行掃描電鏡能譜分析。分析結(jié)果為斷口特征為韌窩,有明顯的分層現(xiàn)象(圖4),在分層處有大量的非金屬夾雜物(圖5),能譜分析得出夾雜物主要為Na、O、Mg、Cl、K、Ca 等元素,具體分析結(jié)果見(jiàn)表3。

        另外,還在開(kāi)裂部位斷口上發(fā)現(xiàn)了大量的短條狀非金屬夾雜物(圖6),能譜定性分析為硫化物,具體分析結(jié)果見(jiàn)表4。

        3 結(jié)論

        圖4 開(kāi)裂部位斷口微觀形貌Figure 4 Micro appearance of cracking section fracture

        表3 斷口夾雜物能譜分析結(jié)果Table 3 Energy spectrum analysis results of fracture inclusions

        圖5 斷口上的夾雜物能譜分析Figure 5 Energy spectrum analysis of fracture inclusions

        圖6 硫化物能譜分析圖片F(xiàn)igure 6 Analysis picture of sulfid energy spectrum

        表4 硫化物能譜分析結(jié)果Table 4 Analysis results of sulfid energy spectrum

        通過(guò)對(duì)沖壓開(kāi)裂試樣進(jìn)行檢測(cè)分析,開(kāi)裂主要是沿鋼帶軋制方向,裂紋深度在(5~7)mm;與內(nèi)控成分相比較,試樣的Ni 含量較高,而Cu 含量較低,其他元素均在內(nèi)控成分要求范圍內(nèi);試樣中夾雜物較多,主要是A、C 類夾雜物;掃描電鏡能譜分析斷口上有較多的非金屬夾雜物,經(jīng)能譜定性分析主要是渣子成分和硫化物。

        試樣中如果非金屬夾雜物較多,在鋼板沖壓變形時(shí),夾雜物與基體金屬交界面產(chǎn)生應(yīng)力集中,在周圍逐漸形成顯微孔洞,孔洞隨變形過(guò)程不斷聚集,形成大的裂紋,最終導(dǎo)致材料破斷。夾雜物越長(zhǎng),沖壓變形時(shí)開(kāi)裂的可能性就越大。通過(guò)檢測(cè)分析可知,發(fā)生沖壓開(kāi)裂的鋼帶中存在大量的夾渣和硫化物,這些非金屬夾雜物是導(dǎo)致沖壓開(kāi)裂的主要原因。

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