張　爽　劉　明　李　鐵

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

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2205不銹鋼酸洗板折彎開(kāi)裂原因分析

張爽劉明李鐵

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

2205不銹鋼酸洗板在折彎加工過(guò)程中出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象，為了找出裂紋成因，對(duì)開(kāi)裂樣品進(jìn)行了成分分析、金相分析和固溶處理試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：2205酸洗板折彎開(kāi)裂的主要原因?yàn)榻M織中存在大量的σ相，在1 060℃下保溫10min，水冷固溶處理，可消除σ相，避免折彎開(kāi)裂。

2205不銹鋼；σ相；固溶處理；折彎開(kāi)裂

2205雙相不銹鋼由于兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和力學(xué)性能，目前正越來(lái)越多地應(yīng)用于海洋工程、化學(xué)、石化、造紙和石油工業(yè)[1]。某公司生產(chǎn)的2205雙相鋼卷板，用戶(hù)在折彎加工過(guò)程中，曾出現(xiàn)大批的折彎開(kāi)裂現(xiàn)象，如圖1所示。為了查明開(kāi)裂原因，我們對(duì)用戶(hù)寄回的折彎開(kāi)裂樣品進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1　試驗(yàn)材料及方法

2205雙相不銹鋼酸洗板厚度約7.9mm，化學(xué)成分實(shí)測(cè)值與GB/T4237—2007《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照見(jiàn)表1，各元素含量均符合國(guó)標(biāo)要求。

截取送檢樣品基體與開(kāi)裂部位金相試樣，利用光學(xué)顯微鏡與掃描電鏡對(duì)樣品進(jìn)行夾雜物、組織分析。對(duì)送檢試樣進(jìn)行1 060℃保溫10min，水冷固溶處理試驗(yàn)，并觀察固溶處理后的組織與折彎情況。

2　試驗(yàn)結(jié)果

2.1金相分析結(jié)果

2.1.1夾雜物與基體組織

非金屬夾雜評(píng)級(jí)與組織檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。送檢樣品夾雜物以B類(lèi)為主，夾雜物形貌如圖2所示?；w組織為奧氏體+鐵素體，距上下板面1/4處，發(fā)現(xiàn)兩條白亮線條帶，且條帶內(nèi)有大量的析出相，如圖3所示。

通過(guò)掃描電鏡與能譜儀對(duì)送檢樣品中的析出相進(jìn)行成分分析得知，其析出相主要成分為Cr-Mo金屬間化合物，如圖4所示，析出相能譜分析結(jié)果見(jiàn)表3。

2.1.2開(kāi)裂處組織

開(kāi)裂部位裂紋沿白亮線條帶延伸，見(jiàn)圖5(a)，且析出相區(qū)域有內(nèi)生裂紋，見(jiàn)圖5(b)。

2.2固溶處理試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)送檢試樣進(jìn)行1 060℃保溫10min，水冷固溶處理與折彎試驗(yàn)。固溶處理后析出相消除，如圖6所示。折彎未出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，如圖7所示。

圖1　2205酸洗板折彎開(kāi)裂形貌Figure 1　The bending cracking appearance　of 2205 pickling plate表1　樣品化學(xué)成分實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1　Comparison table between measured values and standard values of　sample chemical compositions(mass fraction,%)

CSiMnPSCrNiMoN標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值≤0.0300.016≤1.000.42≤2.001.25≤0.0300.027≤0.0200.00222.00～23.0022.774.50～6.505.003.00～3.503.080.14～0.200.16

(a)B2.5S (b)D1.0圖2　夾雜物形貌Figure 2　The appearance of inclusion

(a)白亮條帶 (b)析出相圖3　組織與析出相Figure 3　Microstructure and precipitated phase表2　非金屬夾雜評(píng)級(jí)與組織檢測(cè)結(jié)果Table 2　Rating of non metallic inclusion and　test results of microstructure

非金屬夾雜物ABCD粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)DS組織鐵素體相含量---2.5---1.0-奧氏體+鐵素體47%～48.5%

3　討論

被檢樣品成分符合國(guó)標(biāo)要求,夾雜物以B類(lèi)為主，最高2.5級(jí)，數(shù)量不多，不是折彎開(kāi)裂的成因。金相分析得知，送檢樣品基體組織為奧氏體+鐵素體，距上下板面1/4處，發(fā)現(xiàn)兩條白亮線條帶，條帶內(nèi)有大量的Cr-Mo金屬間化合相，即σ相。

圖4　析出相能譜分析對(duì)應(yīng)點(diǎn)Figure 4　Corresponding points of precipitation phase　energy spectrum analysis

研究表明，在純Fe-Cr合金中σ相的存在范圍為26%～70%Cr，Si、Ni、Mn、Al和Mo的存在能使相區(qū)擴(kuò)大，不僅擴(kuò)大了形成相的鉻濃度區(qū)間，而且也擴(kuò)大了其形成的溫度范圍。在雙相不銹鋼中,這種情況表現(xiàn)得尤其明顯[2]。σ相在雙相不銹鋼中的鐵素體相中形成，因?yàn)殍F素體相中鉻及其它促進(jìn)形成σ相的鐵素體形成元素的濃度較高。σ相的形成導(dǎo)致奧氏體相形成元素濃度偏高，奧氏體晶粒長(zhǎng)大，造成帶狀偏析，微觀表現(xiàn)為上述出現(xiàn)的白亮線條帶。

σ相硬而脆，作為第二相對(duì)鋼鐵材料的塑韌性十分不利[3]，經(jīng)分析2205酸洗板折彎開(kāi)裂部位裂紋沿σ相區(qū)域延伸，且σ相區(qū)域有許多內(nèi)生裂紋，由此斷定，2205酸洗板折彎開(kāi)裂的主要原因

表3　析出相能譜分析結(jié)果Table 3　Precipitation phase energy spectrum analysis results

(a)裂紋在析出相區(qū)域 (b)析出相區(qū)域內(nèi)生裂紋圖5　開(kāi)裂處的組織圖片F(xiàn)igure 5　The microstructure of cracking position

(a)固溶后組織 (b) 白亮帶內(nèi)析出相消除圖6　固溶處理后組織Figure 6　The microstructure after solution treatment

圖7　固溶后折彎樣品形貌Figure 7　The appearance of bending sample　after solution treatment

為組織中存在σ相。而通過(guò)1 060℃、保溫10min，水冷固溶處理即可消除σ相，避免折彎開(kāi)裂。

4　結(jié)論

(1)2205酸洗板折彎開(kāi)裂的主要原因?yàn)榻M織中存在大量的σ相。

(2)對(duì)2205酸洗板進(jìn)行1 060℃保溫10min，水冷固溶處理，可消除σ相，避免折彎開(kāi)裂。

[1]吳玖. 國(guó)內(nèi)外雙相不銹鋼的發(fā)展[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù),1996,13(1):6-8.

[2]王佳. 基于σ相的2205雙相不銹鋼細(xì)化晶粒研究[D]. 蘭州：蘭州理工大學(xué),2009：10-15.

[3]王院生,李海峰,王均,等. 時(shí)效對(duì)2205雙相不銹鋼σ析出相的影響[J]. 材料熱處理技術(shù),2011,40(8):172-174.

編輯陳秀娟

Reason Analysis on Bending Cracking of 2205 Stainless Steel Pickling Plate

Zhang Shuang，Liu Ming，Li Tie

Thecrackingwasappearedwhenbending2205stainlesssteelpicklingplate.Inordertofindoutthecauseofcracking,chemicalcompositionsanalysis,metallographicanalysisandsolutiontreatmenthavebeenperformedforthecrackedspecimen.Theresultsshowthatthebendingcrackingof2205stainlesssteelpicklingplateiscausedbylotsofσphaseinthemicrostructure.Theσphasecanbeeliminatedbyholdingfor10minat1 060℃andwatercoolingsolutiontreatmenttoavoidbendingcracking.

2205stainlesssteel；σphase；solutiontreatment;bendingcracking

2016—06—14

張爽(1983—)，女，碩士研究生，工程師， 現(xiàn)從事金屬材料研究。

TG115.21

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