高氮不锈钢热轧开裂原因及工艺改进措施
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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高氮无锡不锈钢是近年来钢铁材料领域研究的热点之一。由于高氮无锡不锈钢具有高强度、高塑性和良好的耐腐蚀性能，越来越受到人们的重视，其应用领域不断扩大。河北钢铁技术研究总院在对高氮无锡不锈钢进行热轧时发生了钢板开裂现象，严重影响了产品的开发进度。通过对高氮不锈钢轧制开裂后的微观组织进行观察分析，研究了其热轧开裂原因，并进行了工艺改进。
实验所用高氮不锈钢的化学成分见表1。轧制在550热轧机组上进行，工艺优化前后的坯料厚度分别为80mm、35mm，终轧厚度均为5mm，加热温度为1250℃，实际轧制工艺参数见表2。
表1 高氮不锈钢的化学成分（wt%）
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C
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Mn
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Cr
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Mo
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N
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P
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S
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0.09
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12.2
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20.4
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3.2
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0.57
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0.014
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0.005
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表2 实际轧制工艺参数
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工艺参数
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开轧温度/℃
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终轧温度/℃
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轧制道次数/次
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优化前
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1145
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957
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10
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优化后
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1138
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1011
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8
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分别从钢板开裂处和中间部位进行取样，研磨、抛光后在王水中进行腐蚀，在金相显微镜和扫描电镜下分别观察其微观组织。分析结果表明，由于终轧温度较低，在奥氏体和铁素体晶界处存在较多的σ析出相。σ析出相具有较高的Cr、Mo含量，是一种硬而脆的金属间化合物，通常在600～1000℃之间由铁素体相转变而成，大量的位错运动至σ析出相时形成塞积，在其周围形成较大的应力集中，在轧制过程中拉应力会导致裂纹在铁素体和奥氏体边界产生并扩展；裂纹处发生的铁素体聚集主要是由于奥氏体和铁素体的变形能力不同，铁素体较奥氏体易变形，所以轧制后在裂纹处会发生铁素体的聚集。钢中较多的铁素体含量和大量的σ析出相严重降低了不锈钢的高温塑性，从而在热轧过程中产生了边部开裂现象。
改进措施及效果：采用多火轧制措施，保证终轧温度在1000℃以上，从而控制钢板中σ相的析出，提高不锈钢的高温塑性。优化后的轧制工艺终轧温度为1011℃，显著改善了钢板边部的开裂问题。
综上所述，高氮不锈钢在热轧过程中发生的边部开裂主要原因是终轧温度较低，在铁素体和奥氏体晶界析出了较多的σ相，降低了钢板的高温塑性，使得裂纹在铁素体和奥氏体晶界产生并扩展。提高终轧温度后，减少了钢板中σ相的析出，钢板边部开裂现象得到了显著改善。