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不锈钢棒热加工开裂原因分析

来源:至德钢业 日期:2018-04-09 21:16:06 人气:886

采用光学显微镜等分析方法,X45CrMoV15不锈钢棒热加工开裂原因进行分析。结果表明,材料组织存在网状分布的碳化物,热加工时钢棒表面过热,且工件加工变形的实际胀形系数明显过大,导致圆棒在变形过程中开裂。

18mm×250mmX45CrMoV15不锈钢热轧圆棒在热加工变形过程中,胀形部位经常出现开裂,1所示为开裂最严重的情况。热加工工艺流程:工作中圆棒两端分别用正负极夹住,采用感应器对圆棒中间部位进行加热,加热至1100~1150!,然后从圆棒的一端施加压力,使圆棒受感应加热的部位发生形变凸起。本文对胀形部位的开裂原因进行了分析。

测试结果

在圆棒感应加热变形部位沿圆棒的横向取样,进行抛光处理后观察发现,靠近边缘有一条弧形分布的裂纹带,裂纹带内的裂纹呈网状分布,裂纹内有氧化现象,结果见图2和图3。经腐蚀处理后发现边缘存在脱碳现象,裂纹沿晶界扩展,组织为索氏体+马氏体位向索氏体+铁素体,结果见图4

在圆棒感应加热变形部位附近沿圆棒的纵向取样,低倍观察发现圆棒变形部位的纵向加工流线分布未见异常(见图5)。将纵向试样进行抛光腐蚀处理后观察发现,在对应于裂纹带位置有较密集的带状分布的铁素体存在,组织为索氏体+铁素体+马氏体位向索氏体(见图6);对远离感应加热变形部位的纵截面进行抛光腐蚀处理后观察发现,组织为索氏体+颗粒状碳化物,颗粒状碳化物呈网状分布(见图7)

分析讨论

圆棒的原始组织中存在网状分布的碳化物,降低了材料的变形性能,在加工变形过程中容易产生沿晶界呈网状分布的裂纹。

圆棒感应加热变形部位的表面存在脱碳现象。脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能形成,一般来说钢在1000!以上氧化皮下碳的扩散加快,此时,氧化皮失去保护能力,温度再上升达到某一值后脱碳反而比氧化快,持续时间越长脱碳越严重。在圆棒感应加热变形部位的表层存在较密集的呈带状分布的铁素体,说明该部位在加热时发生过热[1]X45CrMoV15钢属于马氏体不锈钢,出现铁素体的温度大致在1150左右。工件采用感应加热,如果控制不当容易造成圆棒表层温度偏高,出现铁素体。铁素体使工件的塑性下降[2],在加工变形过程中容易产生裂纹,在圆棒变形部位的表层留下一条裂纹带。

结语

失效X45CrMoV15不锈钢热轧圆棒的原始组织存在网状分布的碳化物,在加工变形过程中容易产生沿晶界扩展呈网状分布的裂纹。加热工艺不当,导致圆棒表层过热,影响工件表层的变形性能,在加工变形过程中容易产生裂纹。工件加工变形的实际胀形系数明显过大,容易在加工变形过程中发生开裂。

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