SUS410S不锈钢边裂原因分析及工艺研究

王宏霞

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)

SUS410S是我公司新开发的钢种，但在生产中经常出现边裂缺陷，不仅降低了产品质量，增加生产成本，对后续生产也带来一定的弊端。为此对导致SUS410S边裂的原因进行分析，根据分析结果进行工艺改进，为避免轧制边裂提供理论支持。

1 试验方法

1.1 热处理试验

在SUS410S铸坯上截取50 mm×50 mm×100 mm的试样块进行热处理，即从850～1 350℃，每隔50℃为一个温度点，升至试验温度后将试样保温2 h，水冷至室温。对热处理后的试样进行金相分析和冲击试验。确定温度与相含量的关系曲线，通过断口形貌确定有无过烧现象。

1.2 高温拉伸试验

在板坯上截取试样，按要求加工成试样，加工尺寸见图1。

图1 高温拉伸试样加工图Figure 1 The manufacturing diagram of tensile specimen with high temperature

利用Gleeble-1500热应力/应变模拟机，试样从1 000℃到1 200℃每隔20℃为一个点进行拉伸实验。在热模机上以恒定的应变速度对试样进行拉伸，以断面收缩率作为高温塑性研究指标，试样加热工艺见图2。做高温拉伸试样板坯的化学成分见表1。

图2 热模拟加热制度Figure 2 Thermal simulation heating schedule

表1 试样化学成分(质量分数，％)

2 试验结果

2.1 热处理试验结果

热处理后的试样经抛光后金相观察，发现有较多球形夹杂物，见图3。对这种球形夹杂物进行能谱微区成分分析，其主要成分是O、Cr、Fe及少量Al、Si的复合夹杂物。

加热到不同温度淬火后的典型金相组织见图4，由图可知基体组织为黑色的马氏体(由高温奥氏体转变而来)和白色的铁素体[1]。

用图像分析软件测定各试样的相含量，并做马氏体相含量与温度的关系曲线，见图5。由图5可知，SUS410S在850℃到1 100℃随温度升高马氏体含量增多，但在1 100℃后随温度升高马氏体含量下降。两相组织的存在将降低钢的热塑性，这与铁素体、奥氏体变形行为上的差异有关，两相变形不协调可能导致不均匀应力和应变分布，使裂纹在两相界面处形核与扩展[2]。

图3 夹杂物腐蚀前后照片Figure 3 The inclusion picture before and after corrosion

图4 SUS410S各温度典型组织图片Figure 4 SUS410S classic structure charts with different temperatures

图5 马氏体相含量与温度的关系Figure 5 The relationship between martensitic phase content and temperature

2.2 冲击断口电镜分析

图6为SUS410S在 850℃和1 350℃的冲击断口电镜图片，由图可看出两个温度下的断口上铁素体区均发生解理断裂，而马氏体区为准解理断裂。

2.3 高温拉伸试验结果

将试样加热到不同试验温度下进行高温拉伸，各温度下的断面收缩率与温度的关系见图7。从图7可知在1 200℃时塑性最好，随着温度降低材料铸造状态塑性逐渐降低。

(a) 850℃ (b) 1 350℃

图7 SUS410S温度与断面收缩率的关系Figure 7 The relationship between SUS410S temperatures and reduction of fracture face

3 讨论

经分析得出SUS410S不锈钢在高温下处于铁素体与奥氏体的两相区，在1 200℃时材料具有较高的塑性，随温度的降低塑性呈下降趋势。

基于以上的分析结果调整轧制工艺。原工艺加热温度低开轧变形量大，现工艺充分利用材料的热塑性，提高加热温度使材料在塑性较好的温度区域变形，降低开轧变形量使材料不超过其允许变形量，以免产生裂纹。调整工艺后热轧边裂缺陷得到有效控制，边裂率显著降低。

4 结论

(1)SUS410S不锈钢高温组织为奥氏体和铁素体，在1 100℃时奥氏体含量最高，当加热温度超过1 250℃时铁素体含量急剧增加。

(2)由高温拉伸试验可知此材料在1 200℃时塑性较好，随温度降低材料塑性下降。在生产中应控制适当的加热温度、保温时间和开轧道次变形量，从而抑制边裂产生。

[1]徐军，蔡才，李伯平.430和410S不锈钢边裂机理分析及工艺改进[J].宝钢技术，2008(6)：55-57.

[2]吴玖.双相不锈钢[M].北京：冶金工业出版社，1999：280-282.