冷軋低碳鋼制作衛(wèi)星電視接收器擦傷原因分析

馬孝娟，胡洪林，盧鵬程

（新疆八一鋼鐵股份有限公司制造管理部）

0 前言

冷軋低碳鋼板產(chǎn)品的尺寸精度高，厚度允許偏差較小，平直度要求嚴(yán)格，對(duì)其表面狀態(tài)及清潔度都有嚴(yán)格的規(guī)定。冷軋低碳鋼板被廣泛用于電子工藝、家用電器、汽車工業(yè)、輕工機(jī)械等行業(yè)，也是各傳統(tǒng)工業(yè)部門高技術(shù)、高水平、高要求產(chǎn)品的關(guān)鍵原材料。以冷軋低碳鋼SPCC為原料制作衛(wèi)星電視接收器，在加工過程中，發(fā)現(xiàn)在折邊處邊部有擦傷并開口的現(xiàn)象。為查找產(chǎn)生原因，對(duì)基板的化學(xué)成分、力學(xué)性能、顯微組織，運(yùn)用掃描電鏡和能譜對(duì)擦傷源進(jìn)行分析。

1 發(fā)生擦傷材料的分析

1.1 擦傷形貌

冷軋低碳鋼板用于制作衛(wèi)星電視接收器，加工過程中，先將鋼板裁成要求的形狀，用模具沖出圓形盤狀，圓盤邊部折出突起的邊，在折邊處發(fā)現(xiàn)邊部有擦傷并開口的現(xiàn)象（圖1）。從加工的半成品即可看出衛(wèi)星電視接收器的加工屬于一般的加工過程，不需要復(fù)雜的沖壓加工，只有折邊時(shí)加工變形程度較大，因此用戶選用了冷軋低碳鋼SPCC作為加工原料。

1.2 化學(xué)成分

實(shí)測(cè)冷軋低碳鋼板SPCC化學(xué)成分，分析結(jié)果見表1，材料化學(xué)成分滿足冷成形用冷軋低碳鋼板SPCC標(biāo)準(zhǔn)要求，各項(xiàng)指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控范圍內(nèi)[1]。

表1 冷軋低碳鋼板SPCC化學(xué)成分 %

1.3 力學(xué)性能

在基板上取樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見表2。從實(shí)測(cè)的力學(xué)性能可見，SPCC基板抗拉強(qiáng)度和延伸率均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

表2 SPCC基板力學(xué)性能指標(biāo)

1.4 顯微組織

在擦傷處附近取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)：金相組織為鐵素體+球粒狀滲碳體（圖2）；晶粒度為7級(jí)[2]，滲碳體為1級(jí)[3]。從圖2可見組織為鐵素體上有分散分布的顆粒狀的三次滲碳體，三次滲碳體為組織中的脆硬相[4]，冷軋鋼板中的三次滲碳體分布形態(tài)對(duì)鋼材的沖壓性能有明顯的影響，三次滲碳體分布彌散未見有明顯鏈狀分布，對(duì)材料的沖壓性能影響不大[5]。

圖2 冷軋低碳鋼板SPCC擦傷處的材料顯微組織

2 擦傷處斷口分析

2.1 擦傷產(chǎn)生的缺陷觀察

從圖3中明顯可見擦傷處有三角形開口，三角形開口處有一舌狀突起，可見舌狀突起上摩擦的白亮色痕跡，在舌狀突起兩側(cè)尖角處可見圍繞尖角的材料流變痕跡，因此可判斷，材料在加工變形過程中從舌尖處材料被搓開，擦傷開裂處材料變形程度不同于周圍材料造成舌狀突起兩側(cè)尖角處材料流變痕跡，推斷出舌狀突起處即為擦傷開裂源頭。

2.2 微觀分析

利用掃描電鏡和掃描電鏡配置的能譜對(duì)擦傷處的舌狀突起部位進(jìn)行觀察分析（圖4），觀察到舌狀突起上有聚集的顆粒狀?yuàn)A雜物分布，經(jīng)能譜測(cè)定含有Si、Al、Mg、Fe、Na、O等元素的夾雜物。據(jù)研究保護(hù)渣的能譜圖的特征是有 Na 峰，保護(hù)渣中的Si、Al含量也較高，初步判斷為保護(hù)渣的成分[6]。

3 分析與討論

從加工過程來看，選用一般成形用冷軋低碳鋼SPCC作為加工衛(wèi)星信號(hào)接收器是適合的，從材料本身的化學(xué)成分、力學(xué)性能，金相組織看都符合SPCC的要求，并且從組織上看，未見能明顯影響沖壓的組織形態(tài)。擦傷斷口處有聚集的顆粒狀?yuàn)A雜物分布，可判斷鋼中非金屬夾雜物聚集是造成擦傷開裂的主要原因。

鋼中夾雜物對(duì)材料的冷加工性能有較大的影響，在加工過程中材料與鋼中夾雜物變形程度不一致，使夾雜物周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，并且夾雜物破碎在鋼中形成空隙，從而使材料裂開，從擦傷開裂處特征也可看到，擦傷尖角處材料發(fā)生的流變即材料與夾雜物處變形程度不同造成了材料表面流變，并在夾雜物處發(fā)生開裂，使加工件報(bào)廢[7]。

4 結(jié)語

分析了冷軋低碳鋼SPCC基板的化學(xué)成分、力學(xué)性能、顯微組織，運(yùn)用掃描電鏡和能譜對(duì)擦傷源進(jìn)行分析，由于材料中的夾雜物破壞了金屬基體的連續(xù)性，當(dāng)材料在加工過程中承受動(dòng)載荷時(shí)，夾雜物處與基體材料變形程度不同會(huì)造成夾雜物處形成應(yīng)力集中尤其是在材料加工過程中變形量大的位置，最終導(dǎo)致基板在夾雜物處裂開并隨著加工過程發(fā)生挫傷，使加工件報(bào)廢。

對(duì)于有加工使用要求的冷軋低碳鋼板，在煉鋼、連鑄生產(chǎn)環(huán)節(jié)要對(duì)夾雜物進(jìn)行控制，避免形成夾雜物。較大的夾雜物在加工過程中被碾碎，發(fā)生材料開裂，造成加工件失效。