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436不锈钢冲压件失效分析

来源:至德钢业 日期:2019-01-06 19:04:49 人气:575

利用扫描电镜观察了436不锈钢冲压件断口,利用直读光谱仪检测了成分,利用金相显微镜观察了组织结构,利用硬度计测量了硬度,并对非金属夹杂进行了评级,分析了436不锈钢冲压件的断裂原因。结果表明:应力增大和组织均匀性差是冲压件产生裂纹的主要原因。

铁素体不锈钢因其成本低、屈服强度高、耐应力腐蚀性能强等优点广泛用于电器、交通运输等领域。而436不锈钢作为434不锈钢的改型钢种,由于其较好的耐腐蚀性能和加工性在冲压件的制备方面得到广泛应用[1-4]。但铁素体不锈钢的冲压性能较差也使得开裂的现象普遍存在于冲压件产品的成形过程中,因此确定零件开裂原因,针对失效原因进行有效控制,对避免冲压件开裂具有重要意义。

1理化检验与分析

利用线切割分别在样件1#2#折弯断裂处与未折弯处取样,参照失效分析方法,对零件的断裂处形貌、化学成分、非金属夹杂、金相组织、硬度进行综合分析。

1.1断裂处形貌分析

通过对436不锈钢冲压件样件进行宏观形貌观察,发现在肩部变形量大、应力大的地方开裂,见图1

将断口放入SB-5200D超声波清洗机清洗后,用扫描电镜对断口进行微观分析:1#2#断面呈解理状,下面有较小且分布不均的韧窝,为韧性断裂。同时韧窝中存在球状非金属夹杂物,见图2

1.2化学成分

检测分别在1#2#零件截取试样,用Q4170型直读光谱对失效样件进行成分检测,并对照标准(ASTMA240/A240M[5]进行分析,化学成分均符合标准,见表1

1.3非金属夹杂物分析

经抛光后采用莱卡显微镜观察:1#试样纵截面存在球状氧化物与硅酸盐夹杂,按照国标GB/T10561-2005[6]评级标准,分别评定为D类球状氧化物2级(细系)和C类硅酸盐0.5级(细系),见图3a)、(b)。2#试样评定为D类球状氧化物2级(细系),见图3c)。

1.4金相组织分析

样件的纵截面经研磨、抛光,FeCl3溶液腐蚀,用莱卡显微镜对未折弯部位与折弯部位分别进行金相组织观察:未折弯处晶粒较细,基体为细小、无畸变的等轴铁素体晶粒,但2#组织均匀性较差,晶界处都有少量的碳化物颗粒[47]。折弯处组织晶界模糊、变形带狭窄,尤以2#组织变形较大,见图41.5硬度检测采用MH-6维氏显微硬度计检测开裂件显微硬度,硬度均符合436不锈钢力学性能要求,检测结果见表2

2分析与讨论

板料冲压成形过程中,影响产品质量的主要因素是板料的组织、性能、工艺参数[8]。因而,板料组织越均匀、深冲性能越好,越不易发生断裂[9]。此外,冲压过程中,当冲头压力作用在不锈钢板上,垂直于板面的方向变形抗力最大,而与板面平行的方向变形抗力相对较小;当阻力流入凸缘部的板料,应力增大,凸缘极易发生变形,且在冲头肩部强化越小的材料,在冲头肩部越易发生断裂[3-4]。由分析可知,样件化学成分、显微硬度、非金属夹杂物等级均在正常范围内。虽然组织晶界处少量的碳化物颗粒可能会降低拉伸性能,但400不锈钢冲压性能仍比一般用的低碳钢要好[7],尤其436作为434不锈钢的改型钢种。经金相组织观察发现:与1#件相比,2#基体组织均匀性较差;样件发生韧断后折弯处晶粒组织较正常组织发生变形,其中2#件晶界模糊、组织变形较大。故1#件开裂是由应力增大引起的,而2#件开裂是应力增大和组织均匀性较差共同作用的。

3结论与建议

11#件开裂是由应力增大引起的,而2#件开裂是应力增大和组织均匀性较差共同作用的。

2)建议优化板料退火工艺,提高板料的冲压性能。强化内部晶粒的平面应变取向,增大板料抗变形能力,同时在模具调试时根据零件成形状态调整压力分布,以避免开裂的发生。

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