2205不锈钢酸洗板折弯开裂原因分析

张　爽　刘　明　李　铁

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)



2205不锈钢酸洗板折弯开裂原因分析

张爽刘明李铁

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)

2205不锈钢酸洗板在折弯加工过程中出现了开裂现象，为了找出裂纹成因，对开裂样品进行了成分分析、金相分析和固溶处理试验，分析结果表明：2205酸洗板折弯开裂的主要原因为组织中存在大量的σ相，在1 060℃下保温10min，水冷固溶处理，可消除σ相，避免折弯开裂。

2205不锈钢；σ相；固溶处理；折弯开裂

2205双相不锈钢由于兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有优异的耐腐蚀性和力学性能，目前正越来越多地应用于海洋工程、化学、石化、造纸和石油工业[1]。某公司生产的2205双相钢卷板，用户在折弯加工过程中，曾出现大批的折弯开裂现象，如图1所示。为了查明开裂原因，我们对用户寄回的折弯开裂样品进行了详细分析。

1　试验材料及方法

2205双相不锈钢酸洗板厚度约7.9mm，化学成分实测值与GB/T4237—2007《不锈钢热轧钢板和钢带》标准值对照见表1，各元素含量均符合国标要求。

截取送检样品基体与开裂部位金相试样，利用光学显微镜与扫描电镜对样品进行夹杂物、组织分析。对送检试样进行1 060℃保温10min，水冷固溶处理试验，并观察固溶处理后的组织与折弯情况。

2　试验结果

2.1金相分析结果

2.1.1夹杂物与基体组织

非金属夹杂评级与组织检测结果见表2。送检样品夹杂物以B类为主，夹杂物形貌如图2所示。基体组织为奥氏体+铁素体，距上下板面1/4处，发现两条白亮线条带，且条带内有大量的析出相，如图3所示。

通过扫描电镜与能谱仪对送检样品中的析出相进行成分分析得知，其析出相主要成分为Cr-Mo金属间化合物，如图4所示，析出相能谱分析结果见表3。

2.1.2开裂处组织

开裂部位裂纹沿白亮线条带延伸，见图5(a)，且析出相区域有内生裂纹，见图5(b)。

2.2固溶处理试验结果

对送检试样进行1 060℃保温10min，水冷固溶处理与折弯试验。固溶处理后析出相消除，如图6所示。折弯未出现开裂现象，如图7所示。

图1　2205酸洗板折弯开裂形貌Figure 1　The bending cracking appearance　of 2205 pickling plate表1　样品化学成分实测值与标准值对照表(质量分数，%)Table 1　Comparison table between measured values and standard values of　sample chemical compositions(mass fraction,%)

CSiMnPSCrNiMoN标准值实测值≤0.0300.016≤1.000.42≤2.001.25≤0.0300.027≤0.0200.00222.00～23.0022.774.50～6.505.003.00～3.503.080.14～0.200.16

(a)B2.5S (b)D1.0图2　夹杂物形貌Figure 2　The appearance of inclusion

(a)白亮条带 (b)析出相图3　组织与析出相Figure 3　Microstructure and precipitated phase表2　非金属夹杂评级与组织检测结果Table 2　Rating of non metallic inclusion and　test results of microstructure

非金属夹杂物ABCD粗细粗细粗细粗细DS组织铁素体相含量---2.5---1.0-奥氏体+铁素体47%～48.5%

3　讨论

被检样品成分符合国标要求,夹杂物以B类为主，最高2.5级，数量不多，不是折弯开裂的成因。金相分析得知，送检样品基体组织为奥氏体+铁素体，距上下板面1/4处，发现两条白亮线条带，条带内有大量的Cr-Mo金属间化合相，即σ相。

图4　析出相能谱分析对应点Figure 4　Corresponding points of precipitation phase　energy spectrum analysis

研究表明，在纯Fe-Cr合金中σ相的存在范围为26%～70%Cr，Si、Ni、Mn、Al和Mo的存在能使相区扩大，不仅扩大了形成相的铬浓度区间，而且也扩大了其形成的温度范围。在双相不锈钢中,这种情况表现得尤其明显[2]。σ相在双相不锈钢中的铁素体相中形成，因为铁素体相中铬及其它促进形成σ相的铁素体形成元素的浓度较高。σ相的形成导致奥氏体相形成元素浓度偏高，奥氏体晶粒长大，造成带状偏析，微观表现为上述出现的白亮线条带。

σ相硬而脆，作为第二相对钢铁材料的塑韧性十分不利[3]，经分析2205酸洗板折弯开裂部位裂纹沿σ相区域延伸，且σ相区域有许多内生裂纹，由此断定，2205酸洗板折弯开裂的主要原因

表3　析出相能谱分析结果Table 3　Precipitation phase energy spectrum analysis results

(a)裂纹在析出相区域 (b)析出相区域内生裂纹图5　开裂处的组织图片Figure 5　The microstructure of cracking position

(a)固溶后组织 (b) 白亮带内析出相消除图6　固溶处理后组织Figure 6　The microstructure after solution treatment

图7　固溶后折弯样品形貌Figure 7　The appearance of bending sample　after solution treatment

为组织中存在σ相。而通过1 060℃、保温10min，水冷固溶处理即可消除σ相，避免折弯开裂。

4　结论

(1)2205酸洗板折弯开裂的主要原因为组织中存在大量的σ相。

(2)对2205酸洗板进行1 060℃保温10min，水冷固溶处理，可消除σ相，避免折弯开裂。

[1]吴玖. 国内外双相不锈钢的发展[J]. 石油化工腐蚀与防护,1996,13(1):6-8.

[2]王佳. 基于σ相的2205双相不锈钢细化晶粒研究[D]. 兰州：兰州理工大学,2009：10-15.

[3]王院生,李海峰,王均,等. 时效对2205双相不锈钢σ析出相的影响[J]. 材料热处理技术,2011,40(8):172-174.

编辑陈秀娟

Reason Analysis on Bending Cracking of 2205 Stainless Steel Pickling Plate

Zhang Shuang，Liu Ming，Li Tie

Thecrackingwasappearedwhenbending2205stainlesssteelpicklingplate.Inordertofindoutthecauseofcracking,chemicalcompositionsanalysis,metallographicanalysisandsolutiontreatmenthavebeenperformedforthecrackedspecimen.Theresultsshowthatthebendingcrackingof2205stainlesssteelpicklingplateiscausedbylotsofσphaseinthemicrostructure.Theσphasecanbeeliminatedbyholdingfor10minat1 060℃andwatercoolingsolutiontreatmenttoavoidbendingcracking.

2205stainlesssteel；σphase；solutiontreatment;bendingcracking

2016—06—14

张爽(1983—)，女，硕士研究生，工程师， 现从事金属材料研究。

TG115.21

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