410B鋼板成形開裂原因分析

王宏霞 任來鎖 吳月龍

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東271100)

410B鋼種具有較高的強度、韌性，良好的耐蝕性和機加工性能。主要用于韌性要求較高、一定的不銹性并承受沖擊載荷的零部件，如葉片、緊固件、結(jié)構(gòu)件等，也可用于制作在常溫條件下耐弱腐蝕介質(zhì)的設(shè)備和部件。

1 試驗方法

采用SPECRTOLADM10型光電直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析，利用RB250RVRE布洛維全自動硬度計和WAW-600C型微機控制電液伺服萬能試驗機進(jìn)行力學(xué)性能檢測，在鋼板上分別取縱向和橫向試樣進(jìn)行磨制，拋光后在GX51金相顯微鏡上進(jìn)行金相分析，腐蝕劑采用FeCl3鹽酸溶液。

2 試驗結(jié)果

2.1 化學(xué)成分檢測

對送檢樣品化學(xué)成分檢測，由表1可知送檢樣品的化學(xué)成分檢測結(jié)果與該鋼帶的熔煉成分吻合，化學(xué)成分達(dá)到該鋼種控制要求。

表1 化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions

2.2 力學(xué)性能檢測

取未進(jìn)行成形加工的鋼板進(jìn)行力學(xué)性能檢測，由表2可知所取鋼板的力學(xué)性能檢測結(jié)果與鋼帶出廠檢測結(jié)果基本一致，均達(dá)到控制要求。

2.3 宏觀檢測

表2 力學(xué)性能檢測結(jié)果Table 2 Mechanical properties test results

樣品存在開裂缺陷。觀察試樣時發(fā)現(xiàn)試樣受力產(chǎn)生的壓痕偏向一側(cè)，送檢試樣宏觀形貌見圖1。

宏觀分析，發(fā)現(xiàn)靠近開裂一側(cè)的鋼板邊部剪切質(zhì)量較差，如圖2所示。在顯微鏡下觀察，剪切板面為下表面的，裂縫均由原始剪切邊在厚度方向從外向里開裂；剪切板面為上表面的，彎曲后完好。鋼板另一側(cè)剪切質(zhì)量相對較好，有輕微的剪切毛刺，未發(fā)現(xiàn)剪切裂紋，如圖3所示。

鋼板沿寬度方向分條后采用一次成型工藝進(jìn)行加工，由圖4(a)可看出樣品從邊部開裂并向內(nèi)擴展，裂紋終止于鋼板表面變形痕跡明顯的部位。對開裂部位的斷口進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)剪切質(zhì)量較差的部位是裂紋源，見圖4(b)和(c)。加工時，首先從剪切質(zhì)量較差的部位產(chǎn)生開裂，部分?jǐn)嗫诔仕毫褷顟B(tài)。

(a)正面

(b)背面

2.4 金相檢測

對送檢鋼帶進(jìn)行金相檢測，縱向試樣中夾雜物主要是B1.0級、D0.5級，夾雜物控制較好。橫向試樣腐蝕后組織為鐵素體和顆粒狀碳化物，晶粒度為8.0級。夾雜物及基體組織見圖5。

3 結(jié)果分析

經(jīng)分析材料成分、組織無異常，材料符合協(xié)議要求。宏觀分析，鋼板剪切邊一側(cè)剪切質(zhì)量較差，一側(cè)剪切質(zhì)量相對較好，送檢試樣開裂部位位于剪切質(zhì)量較差的一側(cè)。剪切質(zhì)量較差的一側(cè)存在剪切面粗糙、剪切裂口、毛刺等缺陷，這些缺陷在后續(xù)變形過程中可能產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致開裂，斷口分析確定剪切邊部質(zhì)量較差的部位是斷裂源。從樣品受力痕跡發(fā)現(xiàn)成型加工受力位置不對稱，偏向一側(cè)。由以上分析說明：加工開裂與分條剪切質(zhì)量和成形工藝有關(guān)，分條時鋼板剪切質(zhì)量是主要影響因素。

圖2 鋼板剪切裂紋Figure 2 Shear crack of steel plate

圖3 鋼板剪切毛刺輕的一面Figure 3 The side of fewer burrs sheared for steel plate

圖4 斷裂部位及斷口形貌Figure 4 Fracture location and fracture morphology

圖5 夾雜物與基體組織Figure 5 Inclusion and matrix structure

影響剪斷面質(zhì)量的因素主要有材料的力學(xué)性能、上下剪刃的間隙以及刀刃的鋒利度。用戶要根據(jù)材料力學(xué)性能調(diào)整合適的剪刃間隙，帶材工件切口出現(xiàn)毛刺、凸點或缺口時，應(yīng)檢查上、下剪刃的間隙是否匹配，刃口有無崩刃等情況，剪切質(zhì)量是影響后續(xù)加工成形的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)論

通過對送檢試樣分析，樣品加工開裂與鋼板分條剪切質(zhì)量和沖壓成型時鋼帶放置位置偏斜有關(guān)。由于該機加工廠對鋼板的原始剪切邊部直接進(jìn)行加工，而且成形工藝不嚴(yán)謹(jǐn)，造成原始剪切邊部出現(xiàn)開裂。為此，在處理過程中，對用戶的再加工工藝進(jìn)行分析指導(dǎo)，建議在現(xiàn)有的成形工藝下提高板材剪切質(zhì)量，同時提高沖壓成形樣品放置精度。