不锈钢螺栓表面裂纹简析
时间:
2024-12-18
试生产中发现06Cr19Ni10（SUS304）不锈钢M20*80外六角螺栓存在表面裂纹，裂纹深度约为0.30mm。这批螺栓的生产工艺为：固溶→拉拔→冷镦→切边→轧丝→检测，并在最终检测中发现表面裂纹。
1.理化检验
1.1光谱分析
采用直读光谱仪进行分析，其化学成分符合标准要求，见表1。
1.2金相检验
抛光后，发现更多TiN夹杂物呈链状和网状聚集分布。非金属夹杂物评级为：A级0.5，B级3.0，C级0，D级1.0。腐蚀后发现铁素体较多，呈链状、针状和网状分布，其显微组织为奥氏体铁素体，晶粒度为5级。α相面积含量评级为2.0级，原材料的α相面积含量测定为2.0级。
2.分析与讨论
根据以上分析，原材料的化学成分符合标准要求，但在原材料和螺栓成品中，发现α相含量超过2级，且TiN夹杂物呈链状和网状分布。
2.1 α相的形成和影响
铬镍奥氏体不锈钢中α相的形成和含量与化学成分、热处理、冷热变形工艺等多种因素有关，其中化学成分是决定性因素。虽然这批螺栓材料的含量在标准要求范围内，但钢中不仅含有较高的残余强铁素体形成元素Mo，而且奥氏体形成元素Ni的含量接近下限。钢中α相的级别随着镍含量的增加而降低，随着铬含量的增加而升高。
对于铬镍奥氏体不锈钢，为保证钢材高温快速冷却后的组织为单相奥氏体，镍含量应大于下列经验公式给出的数据：Ni>1.1×(Cr+Mo+1.5×Si+1.5×Nb)-30×C-0.5×Mn-8.2。根据这批材料的合金元素含量，Ni>9.45%才能保证得到单一的奥氏体组织，而这批材料中的镍含量较低，Ni当量低，组织出现δ铁素体。
根据理论计算材料中α相的面积含量：α相级别=1.0×Si+0.5×Cr+1.64×Ti-10.86×C-0.29×Ni-0.08×Mn-4.64=2.399~2.4，与实测值一致。这说明材料中α相较多是由于合金元素比例不合理，镍含量和镍当量低，残余强铁素体形成元素含量高等原因造成的。
铁素体相与奥氏体基体在化学成分、力学性能和热稳定性方面存在差异，在冷变形过程中的变形流动性能也不同，因此铁素体的出现给奥氏体不锈钢带来诸多不利影响，特别是其塑性显著降低，同时冷热加工过程中产生裂纹的倾向增加。
上一个
下一个
