高氮不銹鋼熱軋開裂原因及工藝改進措施
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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高氮無錫不銹鋼是近年來鋼鐵材料領域研究的熱點之一。由于高氮無錫不銹鋼具有高強度、高塑性和良好的耐腐蝕性能，越來越受到人們的重視，其應用領域不斷擴大。河北鋼鐵技術研究總院在對高氮無錫不銹鋼進行熱軋時發(fā)生了鋼板開裂現(xiàn)象，嚴重影響了產(chǎn)品的開發(fā)進度。通過對高氮不銹鋼軋制開裂后的微觀組織進行觀察分析，研究了其熱軋開裂原因，并進行了工藝改進。
實驗所用高氮不銹鋼的化學成分見表1。軋制在550熱軋機組上進行，工藝優(yōu)化前后的坯料厚度分別為80mm、35mm，終軋厚度均為5mm，加熱溫度為1250℃，實際軋制工藝參數(shù)見表2。
表1 高氮不銹鋼的化學成分（wt%）
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C
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Mn
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Cr
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Mo
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N
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P
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S
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0.09
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12.2
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20.4
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3.2
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0.57
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0.014
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0.005
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表2 實際軋制工藝參數(shù)
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工藝參數(shù)
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開軋溫度/℃
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終軋溫度/℃
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軋制道次數(shù)/次
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優(yōu)化前
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1145
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957
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10
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優(yōu)化后
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1138
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1011
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8
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分別從鋼板開裂處和中間部位進行取樣，研磨、拋光后在王水中進行腐蝕，在金相顯微鏡和掃描電鏡下分別觀察其微觀組織。分析結果表明，由于終軋溫度較低，在奧氏體和鐵素體晶界處存在較多的σ析出相。σ析出相具有較高的Cr、Mo含量，是一種硬而脆的金屬間化合物，通常在600～1000℃之間由鐵素體相轉變而成，大量的位錯運動至σ析出相時形成塞積，在其周圍形成較大的應力集中，在軋制過程中拉應力會導致裂紋在鐵素體和奧氏體邊界產(chǎn)生并擴展；裂紋處發(fā)生的鐵素體聚集主要是由于奧氏體和鐵素體的變形能力不同，鐵素體較奧氏體易變形，所以軋制后在裂紋處會發(fā)生鐵素體的聚集。鋼中較多的鐵素體含量和大量的σ析出相嚴重降低了不銹鋼的高溫塑性，從而在熱軋過程中產(chǎn)生了邊部開裂現(xiàn)象。
改進措施及效果：采用多火軋制措施，保證終軋溫度在1000℃以上，從而控制鋼板中σ相的析出，提高不銹鋼的高溫塑性。優(yōu)化后的軋制工藝終軋溫度為1011℃，顯著改善了鋼板邊部的開裂問題。
綜上所述，高氮不銹鋼在熱軋過程中發(fā)生的邊部開裂主要原因是終軋溫度較低，在鐵素體和奧氏體晶界析出了較多的σ相，降低了鋼板的高溫塑性，使得裂紋在鐵素體和奧氏體晶界產(chǎn)生并擴展。提高終軋溫度后，減少了鋼板中σ相的析出，鋼板邊部開裂現(xiàn)象得到了顯著改善。