410S酸洗板邊部缺陷成因分析

王宏霞 宋文紅

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東271100)

410S不銹鋼Cr元素含量一般為12%～13%，因其價格低廉、熱膨脹率低、成形性好等特點廣泛應(yīng)用于餐具、家電產(chǎn)品等，為產(chǎn)量最高的400系不銹鋼[1]。不銹鋼在生產(chǎn)過程中，不可避免地表面會產(chǎn)生黑色的氧化皮[2]，不僅影響不銹鋼的外觀質(zhì)量，也會對產(chǎn)品的后續(xù)加工產(chǎn)生不利影響，為了便于后續(xù)表面處理工序的順利進行，必須經(jīng)過酸洗除去其表面氧化皮，露出不銹鋼原始表面，在酸洗過程中時常會出現(xiàn)一些缺陷，弄清缺陷形成原因?qū)μ岣弋a(chǎn)品表面質(zhì)量具有重要意義。

1 試驗方法

對410S酸洗板表面近邊部缺陷進行宏觀分析，確定缺陷形態(tài)、位置。在典型缺陷部位截取橫向、縱向試樣磨制、拋光后，用三氯化鐵溶液浸蝕，利用GX51金相顯微鏡進行組織觀察，并采集圖像。截取表面試樣，采用Sigma500進行掃描電鏡檢測，對異常部位進行能譜微區(qū)成分分析。

2 試驗結(jié)果

2.1 宏觀分析

宏觀觀察缺陷寬度約2～3 mm，沿軋制方向呈線狀，距鋼帶邊部32 mm左右。在體視顯微鏡下觀察缺陷嚴重的部位存在黑色的塊狀氧化物和起皮現(xiàn)象，見圖1。

圖1 體視顯微鏡下的缺陷形貌Figure 1 Defect morphology under stereomicroscope

2.2 金相分析

在缺陷部位磨制縱向試樣，發(fā)現(xiàn)缺陷部位表層金屬有的是一側(cè)與基體相連，有的是兩側(cè)均與基體分離，且表層金屬與基體間存在氧化現(xiàn)象，見圖2(a)。

磨制垂直于缺陷的橫向試樣，發(fā)現(xiàn)缺陷部位表面存在微小的裂紋，裂紋尾端有氧化痕跡，見圖2(b)。

圖2 缺陷試樣的金相照片F(xiàn)igure 2 Metallographic photograph of defective sample

2.3 掃描電鏡能譜分析

掃描電鏡下同樣發(fā)現(xiàn)缺陷部位有的是一側(cè)與基體連接(圖3a)，有的缺陷部位表層脫落僅有少量覆蓋在基體上(圖3b)。

圖3 掃描電鏡下的缺陷形貌Figure 3 Defect morphology under SEM

掃描電鏡下觀察起皮尾端(表層金屬與基體連接的部位)，發(fā)現(xiàn)起皮層存在大量的片狀物，而基體上有許多顆粒狀物質(zhì)，見圖4。能譜分析這兩種物質(zhì)均為Fe、Cr的氧化物，能譜分析結(jié)果見表1。

圖4 表層金屬與基體連接部位的能譜分析Figure 4 Energy spectrum analysis of the connection position between surface metal and base metal

掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)部分表層金屬下存在氧化物，見圖5，能譜分析結(jié)果見表2，且表層金屬和基體的晶粒形態(tài)、大小存在明顯差別。

表2 能譜分析結(jié)果Table 2 Energy spectrum analysis results

圖5 表層下物質(zhì)的能譜分析Figure 5 Energy spectrum analysis of subsurface matter

為驗證金相顯微鏡下觀察到的基體上和裂紋尾端存在的點狀物質(zhì)為氧化物(見圖6、7)，對其進行能譜分析，由表3、4能譜分析結(jié)果可知點狀物質(zhì)為Fe、Cr的氧化物。

圖6 基體上的氧化物Figure 6 Oxides on the base metal

表3 基體上點狀物的能譜分析結(jié)果Table 3 Energy spectrum analysis results of dots on the base metal

圖7 裂紋尾端的氧化物Figure 7 Oxides at the end of cracks

表4 裂紋尾端點狀物的能譜分析結(jié)果Table 4 Energy spectrum analysis results of dots at the end of cracks

3 小結(jié)

對送檢試樣進行分析，發(fā)現(xiàn)缺陷寬度約2～3 mm，沿軋制方向呈線狀，缺陷位置距鋼帶邊部約32 mm。金相和能譜分析發(fā)現(xiàn)表層與基體相連的尾端及表層脫落的基體上均存在氧化質(zhì)點。從表面試樣分析結(jié)果可知，部分表層金屬下存在大量的氧化物，表層脫落的局部區(qū)域也存在氧化物。

通過以上結(jié)果綜合分析，由基體上存在的氧化質(zhì)點及鋼板表面大量的氧化物，說明缺陷是經(jīng)過高溫長時間加熱造成的，確認該缺陷為板坯缺陷遺傳所致，具體板坯缺陷產(chǎn)生原因還需生產(chǎn)單位進一步分析。送檢的410S試樣表面缺陷為板坯表面的原始缺陷。