王哨兵 趙 虎

(1.瑞浦科技集團特殊鋼研究院，浙江323900；2.馬鋼股份有限公司第四鋼軋總廠，安徽243003)

材料的斷裂是一個復(fù)雜的過程，受到材料本身的性質(zhì)、環(huán)境因素、工作應(yīng)力狀態(tài)、材料結(jié)構(gòu)及缺陷等很多因素的影響，斷裂原因較復(fù)雜，斷裂問題影響了不銹鋼絲拉拔生產(chǎn)的正常進行，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。導(dǎo)致鋼絲生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷裂的原因大致可分為線材本身質(zhì)量因素和拉拔過程因素兩類：

(1)線材本身質(zhì)量原因。冶煉和軋制造成的表面缺陷，如裂紋、折疊等；線材內(nèi)部的質(zhì)量缺陷，如局部成分偏析、鋼中非金屬夾雜物等。

(2)拉拔工藝過程因素。如酸洗不徹底，拉絲模破碎，潤滑條件惡化等。

本文對H12Cr24Ni13不銹鋼絲深加工過程中的斷裂問題進行分析，對于實際生產(chǎn)具有一定的意義[1-4]。

1 試驗材料和方法

試驗材料為H12Cr24Ni13斷裂樣品。

試驗方法：

(1)選取H12Cr24Ni13開裂宏觀樣品在SPECTROLAB M10型光電直讀光譜儀上檢測其化學(xué)成分。

(2)制作標(biāo)準(zhǔn)開裂樣品，在金相顯微鏡下觀察宏觀和微觀組織。

2 檢驗與分析

2.1 缺陷宏觀檢驗

根據(jù)客戶提供的兩組H12Cr24Ni13焊接鋼試樣，一組為?5.5 mm左右的我公司提供的原材料，一組為?2.78 mm左右拉拔處理后的線材，通過體式顯微鏡，原材料表面無較大缺陷，只存在部分小折疊缺陷；拉拔后的線材表面光滑，無明顯的缺陷，但是拉拔后的材料斷面呈弧形，斷口與邊部出現(xiàn)45°左右的夾角，斷面較為光滑，斷口特征疑似為原材料折疊缺陷遺留造成的，具體如圖1所示。

通過對本批次H12Cr24Ni13焊接鋼?5.5 mm規(guī)格盤元的表面質(zhì)量檢驗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況，判定盤條由于小部輕微折疊缺陷的產(chǎn)品占0.25%，這與客戶反饋拉斷缺陷所占的比例0.31%相近。

2.2 化學(xué)成分檢驗

用GB/T 11170—2008《不銹鋼多元素含量的測定火花放電原子發(fā)射光譜法》的測試方法對試樣進行化學(xué)成分檢驗，試樣化學(xué)成分見表1。

通過對H12Cr24Ni13試樣的化學(xué)成分進行檢測，其成分都控制在標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍內(nèi)，不超出標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍，組織內(nèi)化學(xué)成分均勻，不存在成分偏析等問題。

2.3 缺陷金相檢驗

圖2為拉拔后的斷面未腐蝕時的宏觀金相，可以看出拉拔加工后的材料表面區(qū)域無夾雜物聚集和細(xì)裂紋，對比夾雜物的評級標(biāo)準(zhǔn)，C類夾雜物的等級在0.5級，其余夾雜物等級為0級，夾雜物含量較低，排除夾雜物聚集造成的斷裂。

圖1 樣品表面缺陷宏觀形貌Figure 1 Macro appearance of specimen surface defect

表1 H12Cr24Ni13試樣化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chemical compositions of H12Cr24Ni13 specimen(mass fraction，%)

圖3為原材料橫向中心組織形貌，原材料橫截面腐蝕后，基體組織為奧氏體+少量鐵素體，利用鐵素體測量儀，對原材料的邊部和芯部的鐵素體含量進行測定，得到中心區(qū)域鐵素體含量為4.4%左右，邊部區(qū)域鐵素體含量為2.5%左右，芯部鐵素體含量明顯較邊部高，并且在鐵素體與奧氏體的晶界處存在少量析出物。

圖4為腐蝕處理后的金相，拉拔后材料橫向組織為奧氏體+少量鐵素體，鐵素體在橫截面邊局部區(qū)域和中心區(qū)域分布，并無較大差別，鐵素體分布均勻，晶界處并無析出物存在。

3 分析討論

通過對H12Cr24Ni13焊接鋼拉絲試樣的斷口形貌、化學(xué)成分和金相照片進行分析，進而確定造成拉絲斷裂的原因。通過宏觀形貌分析，我們可以看出拉拔后的線材表面光滑，無明顯缺陷，但是拉拔后的材料斷面呈弧形，斷口與邊部呈現(xiàn)出45°左右的夾角，斷面較為光滑，斷口特征疑似為原材料折疊缺陷遺留造成的；對斷裂樣的化學(xué)成分分析，其化學(xué)成分都控制在標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍內(nèi)；對拉絲樣的金相分析和斷裂處的宏觀檢驗，并無夾雜物聚集現(xiàn)象，C類夾雜物在0.5級左右，其他夾雜物的等級為0級，斷裂樣的基體組織為奧氏體+部分鐵素體，并且基體組織分布較均勻，而原材料基體組織分布有著細(xì)微的差別，鐵素體含量呈現(xiàn)芯部高、邊部低的現(xiàn)象。

通過對本批次H12Cr24Ni13焊接鋼?5.5 mm規(guī)格盤元的表面質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總情況，判定由于小部輕微折疊缺陷的產(chǎn)品占0.25%，這與客戶投訴反饋拉斷缺陷所占的比例0.31%相近。

綜上所述，確定造成H12Cr24Ni13焊接鋼拉絲斷裂的主要原因是原材料上所附帶的小折疊，在拉絲過程中，由于應(yīng)力集中造成了折疊延伸，進而拉絲斷裂。

4 結(jié)論

通過對H12Cr24Ni13焊接鋼拉絲試樣的斷口形貌、化學(xué)成分和金相照片進行分析，確定拉絲斷裂是原材料上存在小折疊，在后續(xù)的加工過程中，由于應(yīng)力集中造成了折疊延伸，進而拉絲斷裂。

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