高氮不銹鋼熱軋開裂原因及工藝改進措施
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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高氮無錫不銹鋼是近年來鋼鐵材料領域研究的熱點之一。由于高氮無錫不銹鋼具有高強度、高塑性和良好的耐腐蝕性能，越來越受到人們的重視，其應用領域不斷擴大。河北鋼鐵技術研究總院在對高氮無錫不銹鋼進行熱軋時發生了鋼板開裂現象，嚴重影響了產品的開發進度。通過對高氮不銹鋼軋制開裂后的微觀組織進行觀察分析，研究了其熱軋開裂原因，并進行了工藝改進。
實驗所用高氮不銹鋼的化學成分見表1。軋制在550熱軋機組上進行，工藝優化前后的坯料厚度分別為80mm、35mm，終軋厚度均為5mm，加熱溫度為1250℃，實際軋制工藝參數見表2。
表1 高氮不銹鋼的化學成分（wt%）
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C
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Mn
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Cr
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Mo
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N
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P
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S
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0.09
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12.2
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20.4
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3.2
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0.57
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0.014
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0.005
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表2 實際軋制工藝參數
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工藝參數
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開軋溫度/℃
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終軋溫度/℃
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軋制道次數/次
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優化前
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1145
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957
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10
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優化后
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1138
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1011
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8
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分別從鋼板開裂處和中間部位進行取樣，研磨、拋光后在王水中進行腐蝕，在金相顯微鏡和掃描電鏡下分別觀察其微觀組織。分析結果表明，由于終軋溫度較低，在奧氏體和鐵素體晶界處存在較多的σ析出相。σ析出相具有較高的Cr、Mo含量，是一種硬而脆的金屬間化合物，通常在600～1000℃之間由鐵素體相轉變而成，大量的位錯運動至σ析出相時形成塞積，在其周圍形成較大的應力集中，在軋制過程中拉應力會導致裂紋在鐵素體和奧氏體邊界產生并擴展；裂紋處發生的鐵素體聚集主要是由于奧氏體和鐵素體的變形能力不同，鐵素體較奧氏體易變形，所以軋制后在裂紋處會發生鐵素體的聚集。鋼中較多的鐵素體含量和大量的σ析出相嚴重降低了不銹鋼的高溫塑性，從而在熱軋過程中產生了邊部開裂現象。
改進措施及效果：采用多火軋制措施，保證終軋溫度在1000℃以上，從而控制鋼板中σ相的析出，提高不銹鋼的高溫塑性。優化后的軋制工藝終軋溫度為1011℃，顯著改善了鋼板邊部的開裂問題。
綜上所述，高氮不銹鋼在熱軋過程中發生的邊部開裂主要原因是終軋溫度較低，在鐵素體和奧氏體晶界析出了較多的σ相，降低了鋼板的高溫塑性，使得裂紋在鐵素體和奧氏體晶界產生并擴展。提高終軋溫度后，減少了鋼板中σ相的析出，鋼板邊部開裂現象得到了顯著改善。