06Cr13不锈钢热轧板表面M形裂纹原因分析

时间：2024-09-03

李翠吴月龙朱坤亮刘现彬

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)

06Cr13不锈钢属于节镍型铁素体不锈钢，其价格低廉，已在很大程度上替代奥氏体不锈钢，广泛应用于厨房用具、家用电器、汽车工业等领域。某不锈钢厂近期轧制06Cr13时带尾出现严重的M形裂纹缺陷，为查明原因，取样进行分析。

1 试验方法

送检试样共两组，分别标记为样品1、样品2。样品1取自厚度为3.7 mm的热轧钢带，经酸洗后，发现表面存在M形裂纹缺陷；样品2取自粗轧轧制3道次的中间坯，厚度约90 mm，表面存在横向裂纹缺陷。截取试样进行如下检测分析：

1.1 宏观检测

对所送检的缺陷样进行图片采集和宏观检测。

1.2 低倍检测

对样品2制取横向低倍试样一组，进行低倍检测。

1.3 金相分析

在试样缺陷部位截取金相试样，磨制、抛光，在GX51金相显微镜上进行金相检测。

2 试验结果

2.1 宏观检测结果

对样品1进行宏观检测，结果见图1，样品1表面存在多处M形裂纹缺陷，裂纹沿轧制方向分布，裂纹处有轻微氧化现象。

(a)整体形貌(b)裂纹处局部形貌

图1 样品1宏观形貌

Figure 1 Appearance of the sample 1

对样品2进行宏观检测，结果见图2，样品2单一裂纹为横向裂纹，长度一般不超过30 mm，整体沿轧制方向排列分布，裂纹距中间坯边部约50 mm。沿垂直于裂纹方向锯开试样，发现裂纹形状为楔形，外宽内窄，深度约1.4 mm。

将两组试样缺陷相对位置进行对比，结果见图3，两试样裂纹缺陷距离边部位置非常接近。

2.2 低倍检测结果

在样品2上截取低倍试样在20%盐酸水溶液中进行电解侵蚀，电解参数为：电流450 A、电压20 V、时间15 min。电解侵蚀后进行低倍组织评定，结果见表1和图4，低倍组织基本正常，无明显中间裂纹缺陷存在，试样上下表面也未发现表面裂纹和皮下裂纹缺陷。

2.3 金相检测结果

在样品1缺陷位置处取样，磨制、抛光后进行金相检测，结果见图5，裂纹缺陷向基体凹陷，深度约为70 μm，裂纹一侧向皮下延伸，延伸处存在轻微氧化痕迹。经三氯化铁溶液腐蚀后进行组织观察发现，基体部位与缺陷部位组织为铁素体+碳化物。

(a)样品2整体形貌

(b)裂纹处局部形貌

(c)裂纹纵截面

图2 样品2宏观形貌

Figure 2 Appearance of the sample 2

图3 两试样缺陷位置对比结果

图4 低倍检测结果

(c)腐蚀后

图5 样品1金相检测结果

Figure 5 Metallographic detection results of the sample 1

表1 低倍组织评定结果

图6 样品2金相检测结果

Figure 6 Metallographic detection results of the sample 2

在样品2缺陷位置处取样，磨制、抛光后进行金相检测，结果见图6，裂纹深度约为1 mm，裂纹处有氧化现象，没有进一步向基体延伸现象，裂纹开口处两侧形状比较吻合，经三氯化铁溶液腐蚀后进行检测，基体部位与缺陷部位组织为铁素体+碳化物。

3 分析

样品1表面M形裂纹沿轧制方向排列分布，深度约为70 μm，裂纹处有轻微氧化现象，金相观察发现裂纹皮下延伸处也存在轻微氧化痕迹，缺陷部位与基体部位组织均为铁素体+碳化物，组织无异常。由此可知，裂纹没有长时间停留在高温环境中，即裂纹不是连铸坯原始缺陷造成的，而是轧制初期钢带存在表面缺陷，表面缺陷在后续轧制过程中反复变形形成M形裂纹。

样品2裂纹处金相检测知，裂纹未向基体进一步延伸，说明裂纹不是由铸坯中间裂纹、皮下裂纹或表面裂纹形成的，这与低倍检测中未发现中间裂纹、皮下裂纹和表面裂纹结果一致。裂纹开口处两侧形状比较吻合，裂纹缺陷部位组织与基体部位组织均为铁素体+碳化物，组织无异常，由此可知，裂纹为粗轧过程中因局部塑性过低所致。

样品2厚度为90 mm，裂纹深度为1.4 mm，当样品2轧制厚度为3.7 mm时，裂纹深度理论值为57 μm，与样品1裂纹深度70 μm相差不大，此外，两试样缺陷位置在原始钢板或中间坯表面位置相差不大，由此可知，热轧板M形裂纹为中间坯表面裂纹轧制演变而成。

综上所述，06Cr13铸坯尾部局部位置因塑性差，在热轧初期形成表面裂纹，表面裂纹在后续轧制过程中反复变形形成M形裂纹。