分享：310S不锈钢中厚板表面裂纹缺陷形成原因

摘 要:针对310S不锈钢中厚板表面出现裂纹缺陷的问题,对其连铸坯进行了低倍组织检测及 表面渗透检测,再对产生裂纹缺陷的热轧钢板进行了扫描电镜分析及金相检验。结果表明:热轧钢 板明显分成再结晶和未再结晶区域,裂纹均位于再结晶区域;由于再结晶和未再结晶区域组织的变 形抗力不同,在钢板轧制过程中,变形抗力弱的区域开始出现裂纹,并扩展到钢板表面,这是产生表 面裂纹缺陷的主要原因。 

关键词:310S不锈钢;中厚板;表面裂纹;结晶区域 

中图分类号:TG337.5;TG115.21                              文献标志码:B                                      文章编号:1001-4012(2022)04-0041-02

310S不锈钢为高铬高镍型奥氏体不锈钢,与体 心立方结构的铁素体和马氏体耐热钢相比,其不仅 具有优良的耐腐蚀性能和力学性能,也具有优异的 高温耐氧化性和抗蠕变性能[1-3]。该不锈钢主要应 用于高温 炉、石 油 化 工、机 械 行 业、航 空 航 天 等 领 域[4-7]。 

某酸洗后的310S不 锈 钢 中 厚 板 表 面 有 大 量 的表面裂纹缺陷(见 图 1),笔 者 对 其 连 铸 坯 进 行 了低倍组织检测及 表 面 渗 透 检 测,再 对 产 生 裂 纹 缺陷的热轧钢板进行了扫描电镜(SEM)分 析,最 终 通 过 改 变 热 轧 工 艺 消 除 了 该 中 厚 板 表 面 裂 纹 缺陷。 

1 理化检验 

1.1 连铸坯的低倍组织检测和渗透检测

310S不锈钢在凝固过程中很容易产生晶间裂 纹,采用低倍组织检测和渗透检测方法对同炉号的 连铸坯进行检测,结果如图2,3所示。

在310S不锈钢连铸坯上没有发现任何裂纹缺 陷,在铸坯中心有0.5级的疏松缺陷。将连铸坯横 截面进行了铣磨和抛光处理,在渗透检测时,将溶有 着色染料的渗透液喷涂于抛光后的铸坯横截面上, 如有缺陷存在,由于毛细作用,渗透液渗入到细小的 表面开口缺陷中,然后清除附着在工件表面的多余 渗透液,经干燥后再施加显像剂,缺陷中的渗透液在 毛细作用下被重新吸附到表面上被显示出来。 

1.2   310S不锈钢中厚板的SEM 检验和金相检验 

对热轧态 310S 不 锈 钢 中 厚 板 的 横 截 面 进 行 SEM 检验,结果如图4所示,由图4可知,裂纹周围 并无大面积氧化区域,也没有发现含有硅元素的氧 化质点,说明裂纹并没有经过高温加热,初步推测裂 纹是在坯料加热后经过轧制的过程中形成的。 

将抛光后的热轧态310S不锈钢中厚板进行侵 蚀,采用光学显微镜观察其组织,结果如图5所示。 通过观察发现,钢板明显分成再结晶和未再结晶两 个区域,裂纹均发生在再结晶区域,再结晶区域和未 再结晶区域的变形抗力不同,在轧制过程中,变形抗 力小的区域形成裂纹,这是导致钢板表面产生裂纹的主要原因。

2 改进措施

由以上分析可知,表面裂纹产生的原因为钢板 轧制过程中产生的两相组织变形抗力不同,要消除 裂纹,就要使钢板热轧态组织尽量单一,钢板充分再 结晶或全部为轧制态组织。

材料在热变形的过程中,能否发生动态再结晶 主要取决于变形量、变形温度与变形速率。材料动 态再结晶的发生不仅与变形量有关,还与温度和应 变速率有关,温度越高,应变速率越低,越能促进材 料动态再结晶[8-10]。 

产生缺陷的310S不锈钢中厚板在热轧过程中 热量散失得较快,终轧温度约为900℃,根据动态再 结晶理论,在热轧过程中实现全部动态再结晶难度 极大。轧钢向不发生动态再结晶的方向发展,调整 前后的轧钢工艺如表1所示。

调整轧钢工艺后,热轧态微观形貌如图6所示, 由图6可知,经热处理后晶粒度为6级,钢板经酸洗 后表面裂纹缺陷已经消除。 

3 结论 

(1)对310S不锈钢连铸坯和热轧态中厚板进 行了低倍组织检测、渗透检测、SEM 分析和金相检 验,可知引起裂纹缺陷的主要原因是轧制工艺不合 适,钢板热轧态组织再结晶和未再结晶区域明显,而 再结晶区域的变形抗力较低。 

(2)降低轧制温度可减小轧制过程中单道次变 形量,使钢板在轧制过程中尽量不发生动态再结晶, 钢板变形抗力一致消除了钢板的表面裂纹缺陷。

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<文章来源>材料与测试网 > 期刊论文 > 理化检验－物理分册 > 58卷 > 4期 (pp:41-42)>