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薄壁小口徑不銹鋼無(wú)縫鋼管擴(kuò)口裂紋原因分析
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-01-10
薄壁小口徑不銹鋼無(wú)縫鋼管主要應(yīng)用于航空、醫(yī)療器械及試驗(yàn)器材等領(lǐng)域，其中，用于航空領(lǐng)域的薄壁小直徑不銹鋼鋼管需要檢測(cè)其擴(kuò)口性能，以Φ6mm×0.6mm的不銹鋼鋼管為例，根據(jù)GJB2296A-2005《航空用不銹鋼無(wú)縫鋼管規(guī)范》，其管口需擴(kuò)至Φ9.5mm，擴(kuò)口比（擴(kuò)口比=擴(kuò)口后端面外徑/擴(kuò)口前公稱(chēng)外徑）為1.58，而壁厚只有0.6mm，所以很容易在擴(kuò)口時(shí)出現(xiàn)裂紋甚至開(kāi)裂。
在室溫下，拉伸、彎曲和軋制狀態(tài)下均產(chǎn)生形變誘發(fā)馬氏體，且馬氏體含量隨冷加工變形量的增加而增大。大量的試驗(yàn)表明：304奧氏體不銹鋼在形變過(guò)程中不同程度地出現(xiàn)錯(cuò)層、形變孿晶、應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，并在晶界與退火孿晶附近形成位錯(cuò)塞積和位錯(cuò)胞狀組織。這些形變組織結(jié)構(gòu)對(duì)加工硬化均有貢獻(xiàn)。
進(jìn)行固溶處理的主要目的就是為了消除材料的內(nèi)應(yīng)力并降低硬度，提高管材的可成形性。而處理后硬度值過(guò)高說(shuō)明軟化效果差，殘余應(yīng)力沒(méi)有充分釋放，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力引起的晶格畸變也會(huì)使硬度值改變。正是由于殘余應(yīng)力的存在，導(dǎo)致在擴(kuò)口時(shí)容易在應(yīng)力集中的地方產(chǎn)生裂紋，從而影響擴(kuò)口性能。
由于晶界和晶界兩側(cè)晶粒的位向差，增加了晶體中位錯(cuò)滑移的阻力，因此晶界的主要作用是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。晶粒越細(xì)，晶界越多，阻礙位錯(cuò)滑移的作用就越大，屈服強(qiáng)度就越高，形成了晶界強(qiáng)化，從而產(chǎn)生加工硬化；因此晶粒越小，在擴(kuò)口時(shí)越容易產(chǎn)生加工硬化。
為尋找薄壁小直徑不銹鋼鋼管擴(kuò)口裂紋產(chǎn)生的原因，利用光學(xué)顯微鏡、拉力試驗(yàn)機(jī)及硬度測(cè)試儀對(duì)其擴(kuò)口裂紋及加工過(guò)程中的硬度積累環(huán)節(jié)進(jìn)行了試驗(yàn)分析。試驗(yàn)研究結(jié)果表明：
1）熱處理軟化效果不良造成不銹鋼鋼管硬度較高，容易產(chǎn)生擴(kuò)口裂紋。
2）隨著拉拔加工道次的增加，不銹鋼鋼管的硬度升高；隨著拉拔加工的管徑變小，其硬度呈線性增長(zhǎng)，說(shuō)明連續(xù)拉拔加工會(huì)導(dǎo)致鋼管硬度升高。雖然每一道次拉拔之后都有中間熱處理，但并不能使其恢復(fù)到原始的硬度狀態(tài)，說(shuō)明中間熱處理不能使殘余應(yīng)力完全消除，而且隨著拉拔道次的增加，這種狀況在逐漸積累。
3）延伸系數(shù)大時(shí)鋼管硬度增加得多些，而延伸系數(shù)小時(shí)其硬度增加得少些；隨著延伸系數(shù)的增大，不銹鋼鋼管拉拔加工后硬度升高加快；當(dāng)延伸系數(shù)超過(guò)1.20時(shí)，硬度增加更快。
4）成品管的直徑越小，加工道次越多，其硬度越高，導(dǎo)致擴(kuò)口不合格的幾率越大。
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