什么原因導致316不銹鋼無縫管開裂

  316不銹鋼無縫管具有較高的強度和良好的韌性，淬透性也較好，經調質處理后，可具有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，且低溫沖擊韌性良好，具有較好的切削性能，但42CrMoS4連鑄坯枝晶偏析傾向較大，易于形成帶狀組織。某公司生產的316不銹鋼無縫管是規格為Φ220mm的兩爐棒材，在淬火后很短時間內全部開裂，開裂均發生在芯部，沿軸心裂成兩半，類似劈開，這種現象過去甚為少見。為此，對316不銹鋼無縫管的開裂原因進行分析，尋找預防措施。

生產工藝
316不銹鋼無縫管生產工藝流程如下：

電爐+精煉/真空脫氣→連鑄成350mm×470mm鋼坯→軋成Φ220mm棒材→緩冷→矯直、超聲探傷、精整、檢驗→調質處理、檢驗、精整、超聲探傷、包裝→入庫。

該鋼的淬火工藝如下：淬火溫度為850～860℃，保溫時間為3.5h，采用冷卻介質水，出水鋼溫為80～100℃，熱處理符合工藝要求。
 
1、宏觀分析

經現場觀察，發現該棒材大部分是沿軸心斷為兩半，斷面光潔、白亮，斷口紋路呈“人”字形，兩組“人”字紋路反向互指起裂部位。

2、電鏡分析

切取其中1個起裂處試樣，采用FEI　Quanta400F型掃描電子顯微鏡觀察，“木紋”處條狀硫化物聚集，配合能譜儀分析，硫化物主要為硫化錳。
經鹽酸溶液清洗斷口銹蝕產物及污物，再經超聲波和酒精清洗后觀察，發現硫化物脫落，留下眾多光滑凹槽，起裂區部分表現為沿晶特征，部分表現為解理特征，擴展區均表現為解理特征
  
3  金相及成分分析

   研磨起裂處試樣縱截面，采用金相顯微鏡觀察，發現短條硫化物聚集呈帶。
經4%硝酸酒精腐蝕后觀察，發現組織為粗針馬氏體+珠光體+鐵素體，馬氏體分布呈帶狀，硫化物多數位于馬氏體條帶中，帶狀偏析嚴重，裂紋正好位于馬氏體條帶。
  
 4 得出結論

   采用電子探針分析，發現偏析區域合金元素含量遠比正常部位高出許多，其中Cr、Mo元素含量尤其高，Cr、Mo元素最大偏析比達1.96和5.75，如圖4和表2所示。另外，分別切取表層及半徑1/2處試樣，研磨縱截面，腐蝕后觀察，發現表層組織為針狀馬氏體，半徑1/2處組織為貝氏體+鐵素體，兩處未見明顯帶狀偏析
研磨起裂處試樣縱截面，采用金相顯微鏡觀察，發現短條硫化物聚集呈帶。

另外，分別切取表層及半徑1/2處試樣，研磨縱截面，腐蝕后觀察，發現316不銹鋼無縫管表層組織為針狀馬氏體，半徑1/2處組織為貝氏體+鐵素體，兩處未見明顯帶狀偏析

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2015年4月2日

山東省龍川鋼管有限公司

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