06Cr13不銹鋼熱軋板表面M形裂紋原因分析

李 翠 吳月龍 朱坤亮 劉現(xiàn)彬

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東271100)

06Cr13不銹鋼屬于節(jié)鎳型鐵素體不銹鋼，其價格低廉，已在很大程度上替代奧氏體不銹鋼，廣泛應用于廚房用具、家用電器、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。某不銹鋼廠近期軋制06Cr13時帶尾出現(xiàn)嚴重的M形裂紋缺陷，為查明原因，取樣進行分析。

1 試驗方法

送檢試樣共兩組，分別標記為樣品1、樣品2。樣品1取自厚度為3.7 mm的熱軋鋼帶，經(jīng)酸洗后，發(fā)現(xiàn)表面存在M形裂紋缺陷；樣品2取自粗軋軋制3道次的中間坯，厚度約90 mm，表面存在橫向裂紋缺陷。截取試樣進行如下檢測分析：

1.1 宏觀檢測

對所送檢的缺陷樣進行圖片采集和宏觀檢測。

1.2 低倍檢測

對樣品2制取橫向低倍試樣一組，進行低倍檢測。

1.3 金相分析

在試樣缺陷部位截取金相試樣，磨制、拋光，在GX51金相顯微鏡上進行金相檢測。

2 試驗結(jié)果

2.1 宏觀檢測結(jié)果

對樣品1進行宏觀檢測，結(jié)果見圖1，樣品1表面存在多處M形裂紋缺陷，裂紋沿軋制方向分布，裂紋處有輕微氧化現(xiàn)象。

(a)整體形貌(b)裂紋處局部形貌

圖1 樣品1宏觀形貌

Figure 1 Appearance of the sample 1

對樣品2進行宏觀檢測，結(jié)果見圖2，樣品2單一裂紋為橫向裂紋，長度一般不超過30 mm，整體沿軋制方向排列分布，裂紋距中間坯邊部約50 mm。沿垂直于裂紋方向鋸開試樣，發(fā)現(xiàn)裂紋形狀為楔形，外寬內(nèi)窄，深度約1.4 mm。

將兩組試樣缺陷相對位置進行對比，結(jié)果見圖3，兩試樣裂紋缺陷距離邊部位置非常接近。

2.2 低倍檢測結(jié)果

在樣品2上截取低倍試樣在20%鹽酸水溶液中進行電解侵蝕，電解參數(shù)為：電流450 A、電壓20 V、時間15 min。電解侵蝕后進行低倍組織評定，結(jié)果見表1和圖4，低倍組織基本正常，無明顯中間裂紋缺陷存在，試樣上下表面也未發(fā)現(xiàn)表面裂紋和皮下裂紋缺陷。

2.3 金相檢測結(jié)果

在樣品1缺陷位置處取樣，磨制、拋光后進行金相檢測，結(jié)果見圖5，裂紋缺陷向基體凹陷，深度約為70 μm，裂紋一側(cè)向皮下延伸，延伸處存在輕微氧化痕跡。經(jīng)三氯化鐵溶液腐蝕后進行組織觀察發(fā)現(xiàn)，基體部位與缺陷部位組織為鐵素體+碳化物。

(a)樣品2整體形貌

(b)裂紋處局部形貌

(c)裂紋縱截面

圖2 樣品2宏觀形貌

Figure 2 Appearance of the sample 2

圖3 兩試樣缺陷位置對比結(jié)果

圖4 低倍檢測結(jié)果

(c)腐蝕后

圖5 樣品1金相檢測結(jié)果

Figure 5 Metallographic detection results of the sample 1

表1 低倍組織評定結(jié)果

圖6 樣品2金相檢測結(jié)果

Figure 6 Metallographic detection results of the sample 2

在樣品2缺陷位置處取樣，磨制、拋光后進行金相檢測，結(jié)果見圖6，裂紋深度約為1 mm，裂紋處有氧化現(xiàn)象，沒有進一步向基體延伸現(xiàn)象，裂紋開口處兩側(cè)形狀比較吻合，經(jīng)三氯化鐵溶液腐蝕后進行檢測，基體部位與缺陷部位組織為鐵素體+碳化物。

3 分析

樣品1表面M形裂紋沿軋制方向排列分布，深度約為70 μm，裂紋處有輕微氧化現(xiàn)象，金相觀察發(fā)現(xiàn)裂紋皮下延伸處也存在輕微氧化痕跡，缺陷部位與基體部位組織均為鐵素體+碳化物，組織無異常。由此可知，裂紋沒有長時間停留在高溫環(huán)境中，即裂紋不是連鑄坯原始缺陷造成的，而是軋制初期鋼帶存在表面缺陷，表面缺陷在后續(xù)軋制過程中反復變形形成M形裂紋。

樣品2裂紋處金相檢測知，裂紋未向基體進一步延伸，說明裂紋不是由鑄坯中間裂紋、皮下裂紋或表面裂紋形成的，這與低倍檢測中未發(fā)現(xiàn)中間裂紋、皮下裂紋和表面裂紋結(jié)果一致。裂紋開口處兩側(cè)形狀比較吻合，裂紋缺陷部位組織與基體部位組織均為鐵素體+碳化物，組織無異常，由此可知，裂紋為粗軋過程中因局部塑性過低所致。

樣品2厚度為90 mm，裂紋深度為1.4 mm，當樣品2軋制厚度為3.7 mm時，裂紋深度理論值為57 μm，與樣品1裂紋深度70 μm相差不大，此外，兩試樣缺陷位置在原始鋼板或中間坯表面位置相差不大，由此可知，熱軋板M形裂紋為中間坯表面裂紋軋制演變而成。

綜上所述，06Cr13鑄坯尾部局部位置因塑性差，在熱軋初期形成表面裂紋，表面裂紋在后續(xù)軋制過程中反復變形形成M形裂紋。

4 結(jié)論

06Cr13熱軋鋼帶帶尾M形裂紋是由于因鑄坯尾部局部位置因塑性差，在熱軋初期形成的表面裂紋，在后續(xù)軋制過程中反復變形形成的。

防范措施可從以下兩個方面進行控制：

(1)適當降低粗軋軋制壓下量，第一道次由21%→19%，第二道次由25%→24%，第三道次由27%→26%，相應適當提高精軋壓下量。

(2)適當提高爐膛溫度和駐爐時間，暫時將爐膛溫度由1170℃±10℃提高到1180℃±10℃，駐爐時間由170 min提高到180 min。