酸洗后奧氏體不銹鋼錐形鍛件局部出現(xiàn)數(shù)條沿圓周方向的裂紋。為找到開裂原因,研究了鍛件制造過程,分析了不同位置的化學成分、拉伸性能、非金屬夾雜物、顯微組織、微觀形貌及微區(qū)成分。結果表明:奧氏體不銹鋼錐形鍛件中存在含馬氏體的異常組織,這些組織在酸洗過程中發(fā)生腐蝕,從而形成了沿圓周方向的條帶狀裂紋;建議加強冶煉過程中的質量管控及制造過程中的顯微組織檢驗,防止馬氏體出現(xiàn),采取上述措施后再未出現(xiàn)過該類裂紋。
同一爐號026Cr19Ni10N控氮奧氏體不銹鋼的錐形鍛件在酸洗后,均出現(xiàn)數(shù)條沿圓周方向的裂紋,酸洗液均為5％(體積分數(shù),下同)HF+15％HNO3 +80％H2O的混液,溫度40~60℃ 。對裂紋處打磨后進行液體滲透檢查時發(fā)現(xiàn)裂紋消失;對打磨表面再次進行酸洗后,裂紋又重新出現(xiàn)。鍛件制造工藝主要包括鋼錠冶煉、鍛造、固溶熱處理、粗加工(至筒形鍛件)、理化性能分析、超聲波檢驗、精加工(至錐形鍛件)、酸洗和鈍化等。鋼錠煉過程包括 30t 電爐初煉 +30t 真空吹氧脫碳爐( VOD )精煉。電爐初煉時采用含氮奧氏體不銹鋼的返回料,同時添加部分合金料(鉻、鎳、錳、硅等)和少量廢鋼,冶煉溫度在1750~1800℃ ,保溫4~5h ,以保證化學成分滿足標準要求;在VOD精煉時,對鋼液不斷攪拌,并根據(jù)爐前分析結果補充精煉過程中可能會燒損的少合金元素,精煉溫度控制在1800℃左右,保溫2h 。精煉完成后,采用下澆注法(從鋼模底部中心位置向上)一次澆注成5個鋼錠,鋼錠冒口端直徑約850mm ,水口端直徑約750mm ,長約1.3m 。
對鋼錠頭尾進行充分切除,冒口端切除量大于19％ ,水口端切除量大于 6％ ,以確保鍛件無縮孔和嚴重偏析等缺陷,然后鍛軋成直徑約600mm的圓鋼;在圓鋼上鉆孔并在具有足夠壓力的鍛壓機上擴孔至外徑約1650mm 、內(nèi)徑約1020mm 、高約380mm的毛坯,溫度控制在 850~1150℃ 。對鍛造毛坯進行固溶處理:在250℃入爐,100℃.h－1速率升溫至1060℃保溫7.5h ,水冷。
將固溶處理的鍛件毛坯粗加工至外徑1635mm ,內(nèi)徑1035mm的筒形鍛件,在距外表面20mm深的位置處取樣并進行化學成分分析和室溫拉伸試驗;同時對鍛件沿端面和圓周面進行超聲波探傷。將筒形鍛件機加工成厚度為24mm的錐形鍛件,大端對應水口,小端對應冒口。對錐形鍛件的所有表面進行液體滲透檢測,檢驗合格后,用5％HF+15％HNO3 +80％H2O的混合溶液進行酸洗,溫度40~60℃。酸洗后的鍛件用清水清洗,再在溫度為40~60℃ ,質量分數(shù)為20％的HNO3溶液中進行鈍化處理。酸洗鈍化時間根據(jù)鍛件的表面狀況以及溶液成分而確定。
鍛件開裂通常由下列原因造成:( 1 )夾雜物導致的開裂。在熱變形加工過程中,當溫度過低或鍛造壓力過大,鍛件內(nèi)部的夾雜物尺寸較大且不可變形時,夾雜物周邊區(qū)域會產(chǎn)生應力集中,導致部分區(qū)域的應力超過材料本身強度,從而造成變形開裂。( 2 )加工應力過大導致的開裂。在熱加工或機加工后,往往會在鍛件表面形成殘余拉應力,如果殘余拉應力過大且在隨后的。電池中的陽極,先被腐蝕溶解。此外,鈍化膜的致密程度和鉻富集程度有關,一般可用鉻和鐵含量的比值表示,該比值越高,說明鈍化膜的保護性將越好。異常組織的鉻含量較低,鈍化膜的保護性較差,因此其耐腐蝕性較差。綜上:由于該異常組織中的馬氏體耐腐蝕性能較差,因此在酸洗過程中將先發(fā)生腐蝕,并在清洗后形成空洞;由于該空洞呈線性,因此在目視觀察中將該類缺陷判斷為裂紋。026Cr19Ni10N 控氮奧氏體不銹鋼鍛件經(jīng)固溶處理后的正常組織為γ奧氏體,或者為 γ奧氏體+少量未溶δ鐵素體。異常組織中馬氏體的鉻、鎳含量相對于基體γ奧氏體的均偏低,這表明鍛件制造廠所采購的鑄錠存在局部化學成分異常。化學成分不均勻分布一般和鋼錠的冶煉、澆鑄及鑄錠的凝固過程有關。在電爐冶煉時,爐料為該鋼種的返爐料、合金料和少量廢鋼,通過在1750~1800℃保溫足夠時間以保證鋼液充分熔化并使化學成分滿足工藝要求。這個階段的溫度高、時間長,不會出現(xiàn)爐料的未熔化現(xiàn)象。在真空吹氧脫碳精煉時,通過底部吹氧氣并不斷攪拌來進行脫碳并使成分均勻化,同時根據(jù)爐前分析結果加入一定的燒損合金(如鉻元素),如果加入的合金料未完全熔化,那么后期檢測應該是合金元素(鉻、鎳)含量高于基體的。在精煉過程中并未出現(xiàn)合金料未熔化的情況。在澆鑄過程中,采用下澆鑄法,澆口位置位于鑄錠鋼模的下部中心位置,如果鋼模中存在未清除干凈的異物,如純鐵或低合金鋼時,這些異物會被熔融鋼液由下部沖刷至鋼模上部,即接近鋼錠冒口位置,并隨后邊熔化、邊擴散,***終在靠近鍛件小端位置形成沿圓周方向的點狀或條狀偏聚。這些偏聚區(qū)的鉻、鎳含量較低,在隨后的固溶處理過程中轉變成馬氏體。
鍛件不同位置的化學成分合格。但這些化學成分代表的是一定區(qū)域內(nèi)的平均化學成分,反映不出不同相的成分差異,因此根據(jù)化學成分檢測結果不能判斷在靠近錐
形鍛件小端位置處是否存在異常組織。
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