410S不锈钢带表面_砂金_缺陷成因及机理分析

2006年增刊宝　钢　技　术

410S不锈钢带表面“砂金”缺陷成因及机理分析

余海峰1,毛惠刚1,崔培耀2,许超哲2

(不锈钢分公司　1.不锈钢技术中心;2.制造管理部,上海　200431)

摘要:系统地分析了不锈钢分公司410S冷轧成品带钢部分出现表面“砂金”缺陷(表面点状发亮花纹)的成因及其形成机理。对带钢表面“砂金”缺陷进行了表面形貌观察和成分分析以及金相观察,结合国外类似经验,指出产生该缺陷的成因———晶间腐蚀。在系统阐述了不锈钢敏化及晶间腐蚀理论的基础上,详细分析了410S产生晶间腐蚀的过程及原因,并简要探讨了大生产中控制该缺陷的可行措施。

关键词:铁素体不锈钢;410S;缺陷;晶间腐蚀;敏化;贫铬理论

中图分类号:TG156.26　文献标识码:B　文章编号:1008-0716(2006)增-0035-05

Forma ti on Causes and M echan is m of“Punctua te”D efect on Surface

of410S St a i n less Steel Str i p

Yu H a ifeng1,M ao H u igang1,C u i Peiyao2,Xu C haozhe2

(St a i n less Steel Branch1.St a i n less Steel R&D Cen ter;

2.M anufactur i n g M anage m en t D epart m en t,Shangha i200431,Ch i n a)

Abstract:For mati on causes and mechanis m of“punctuate”defect on surface of410S stainless stri p p r oduced by Baosteel Stainless Steel B ranch were syste matically analyzed.The SE M m icr ograph,E DS analysis and op tical m icr o2 graph of the defect were observed.A conclusi on was dra wn that the intergranular corr osi on was the cause of the defect

f or mati on,in accordance with the si m ilar ex perience abr oad.On the basis of the ex patiati on of the stainless steel’s sen2

sibilizati on and intergranular corr osi on theory,the p r ocess and causes of intergranular corr osi on of410S stainless steel were analyzed in detail,and the feasible measures f or contr olling the defect in mass p r oducti on were discussed briefly.

Keywords:ferritic stainless steel;410S;defect;intergranular corr osi on;sensibilizati on;poor Cr theory

0　背景

410S(0Cr13)是铁素体不锈钢(含有少量马氏体)中铬含量最低的一种。它具有不锈性,且耐蚀性优于含碳量高的1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13等马氏体不锈钢。它具有良好的塑、韧性和冷成型性,且优于铬含量更高的其他铁素体不锈钢。当410S钢中含碳量控制很低时,其塑性,特别是韧性、冷成型性还会显著提高。该钢种主要用于制造耐水蒸气、碳酸氢铵母液、热的含硫石油腐蚀的部件和设备的衬里等[1]。

近年来,鉴于其良好的塑、韧性和冷成型性及相对低廉的成本,410S被大量应用于民用不锈钢制品行业。2005年初,不锈钢分公司430钢种受到国内外同行410S的极大冲击,市场急剧萎缩,

余海峰　博士　1976年生　2005年毕业于上海大学　现从事材料学专业　电话　26034503制造管理部技术人员迅速开发了410S钢种,作为新试品种提供给用户,并不断收集用户反馈信息,及时调整相关工艺参数,以期在最短时间内实现大生产转产。

市场上对不锈钢分公司开发的410S总体评价良好,但也集中反馈了一些问题,其中包括:①冷轧成品带钢头尾出现“砂金”缺陷(表面点状发亮花纹)比较严重,且比率较高,每卷约有10%左右的重量有上述现象;②一些冷轧成品带钢贴膜后也出现“砂金”缺陷,且无法手工研磨去除。

本文就410S不锈钢带表面“砂金”缺陷的成因及机理作了较系统的分析,在此基础上对改善或避免该缺陷的生产控制手段作了简要探讨。

1　表面“砂金”缺陷试验检测

1.1　表面形貌观察及成分分析

410S不锈钢带表面“砂金”现象缺陷的宏观

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宝　钢　技　术2006年增刊

表象为,在冷轧退火后的带钢表面,贴上运输保护

膜,撕开,带钢表面即出现点状发亮花纹。体视显微镜中可以观察到,样板表面存在沿轧制方向的小凹坑缺陷。扫描电子显微镜观察,样板缺陷形貌类似翘皮缺陷形貌,见图1、2;经电镜能谱仪对翘皮缺陷及正常处成分分析,其结果显示缺陷处与正常处成分基本一致,主要含有Cr 、Fe 元素,缺陷处未发现异常夹杂物成分存在,形貌及谱线见图3,

说明该缺陷不是由于异常夹杂物导致的轧

图1　缺陷的扫描电镜低倍形貌

Fig .1　SE M macr ograph of the

defect

图2　缺陷的扫描电镜高倍形貌

Fig .2　SE M m icr ograph of the defect

后表面翘皮。

1.2　金相观察

取缺陷样板,经电解抛光、腐蚀后观察,在等轴铁素体基体上分布着聚集串状碳化物(CrFe )x C y ,形貌见图4;从碳化物分布形态看,与缺陷的大小及分布位置相对应;取截面样进行观察,翘皮缺陷深度均为1～2μm ,基体组织与表面样一致,见图5

。

图3　缺陷处形貌图及谱线图

Fig .3　SE M m icr ograph and E DS s pectru m line of the defect

2　表面“砂金”缺陷成因分析2.1　国外经验

国外不锈钢生产及研究人员早已注意到,铁

素体不锈钢带酸洗时容易产生“晶间腐蚀”,它的表象就是在这种材料表面贴上试验胶带,当揭下胶带时,就会看到材料表面闪闪发亮,类似上述“砂金”现象,胶带上也黏附着颗粒,这说明带钢产生了“晶间腐蚀”[2]

。2.2　产生原因

用连续退火酸洗设备处理不锈钢卷材时,为

提高产能,通常提高退火温度,加快退火速度,使卷材的生产线速度提高,这样就加快了卷材的冷

却速度而敏化,以致带钢在酸洗时产生“晶间腐蚀”。2.3　不锈钢的敏化和晶间腐蚀2.3.1　奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢含有少量的C,它与Cr 及Fe

生成复杂的碳化物(CrFe )23C 6。根据图6[3]

,当加热至高温时,碳化物溶解于奥氏体相中,温度愈高,碳化物溶解得愈多。这种状态可以用急速冷

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