什么是造成不銹鋼裂紋敏感的因素

全球不銹鋼管產(chǎn)量約800萬噸/年，其中約30%以上是用連鑄機(jī)生產(chǎn)的：日本連鑄的不銹鋼管坯料占不銹鋼總產(chǎn)量的60%以上。全球澆注不銹鋼管坯料的連鑄機(jī)共79臺(tái)，板坯大約是方坯的一倍。鑄機(jī)型式新建的也以弧形連鑄機(jī)為主。連鑄不銹鋼包括高鎳奧氏體、高鉻鐵素體及對(duì)裂紋敏感的馬氏體型不銹鋼。

不銹鋼管連鑄坯料隨著連鑄技術(shù)的開發(fā)，使鑄坯表面質(zhì)量明顯改善，使一些裂紋敏感鋼種的連鑄成為可能。不銹鋼管連鑄坯料開始時(shí)(1952～1963年）沒有用保護(hù)澆注，表面質(zhì)量甚差，至1964年采用伸入式水口及保護(hù)渣澆注以后，才進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。至1971年以后，隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，形成了以電爐→氬氧爐（AOD）或真空吹氧脫碳爐(VOD)→連鑄→修磨→合格方板坯的現(xiàn)代新工藝流程。近年來由于無氧化澆注、電磁攪拌和氣水霧化冷卻的發(fā)展，為進(jìn)一步擴(kuò)大品種和提高質(zhì)量創(chuàng)造了條件。
不銹鋼在凝固和冷卻過程中的脆性，可分為三個(gè)區(qū)域。

在凝固點(diǎn)附近(1340℃熔點(diǎn))的脆性區(qū)，主要是由于樹枝晶的生長(zhǎng)而使偏析元素及夾雜向來凝固的鋼水中推移、富集，導(dǎo)致晶間強(qiáng)度降低造成晶間脆性。奧氏體單相鋼凝固過程中完全沒有第二相析出，固液相線溫度范圍寬，結(jié)晶粗大，促進(jìn)了低熔點(diǎn)雜質(zhì)在晶界區(qū)的聚集，加上導(dǎo)熱率低，應(yīng)力大容易引起裂紋。鐵素體鉻不銹鋼含C量在0.08～0.58%時(shí)，還存在包晶反應(yīng)區(qū)，包晶反應(yīng)產(chǎn)生的體積收縮、相變應(yīng)力以及因包晶反應(yīng)引起的固一液相共存區(qū)擴(kuò)大。因而鐵素體不銹鋼管的抗拉強(qiáng)度約為奧氏體單相不銹鋼的1/5，故裂紋敏感性一般也要大一些。

在冷卻至900～1200℃時(shí)鑄坯拉坯過程中產(chǎn)生的脆性區(qū)，由于加工硬化來不及再結(jié)晶才產(chǎn)生脆性。當(dāng)變形速度小于再結(jié)晶速度，脆性也就越緩和�？刂畦T坯鼓肚、彎曲和矯直變形速度在10-4～10-2mm/s時(shí),該區(qū)域不會(huì)因脆性導(dǎo)致裂紋。冷卻在700～900℃范圍內(nèi)的脆陛，該區(qū)與奧氏體晶界有硫化物，碳和氮化物析出，以及奧氏體向珠光體或鐵素體的相變有關(guān)，是引起表面及表層下裂紋的主要原因。另外，由于奧氏體不銹鋼管的導(dǎo)熱率低，線膨脹系數(shù)大，也是造成不銹鋼裂紋敏感的因素。