封頭缺陷生成的原因分析

　　用掃描電鏡對切取的封頭試樣表面缺陷形貌做直接觀察,結果說明著色檢查所確定的損傷是剝落凹坑以及凹坑間存在的裂紋,前者表現(xiàn)為點狀缺陷,后者表現(xiàn)為短線狀缺陷。凹坑的形成與聚集的夾渣以及碳化鈦有關。金相檢驗不僅肯定了缺陷形貌的觀察結果,而且提供了研磨拋光操作使封頭夾渣和碳化鈦剝落形成凹坑、以及夾渣處萌生裂紋的直接證據(jù)。這樣,上述結果一致說明聚集的夾渣和碳化鈦是產(chǎn)生封頭表面缺陷的主要原因。在封頭的加工生產(chǎn)過程中,這種夾渣和碳化鈦容易從基體中脫落形成凹坑,而凹坑又會成為應力集中源,在封頭變形過程中應力高而萌生裂紋,將剝落的凹坑連接起來。凹坑表現(xiàn)為點狀缺陷,封頭凹坑間出現(xiàn)裂紋為短線狀缺陷。

　　不銹鋼封頭因有鉻而提高了 性,但若晶界出現(xiàn)M23C6 型析出物(這里的M 主要為鐵、鉻等),則會造成晶界貧鉻,給晶間腐蝕帶來影響。不銹鋼中加鈦,因鈦的化學活性較高,形成碳化鈦,減少了M23C6 型析出物的出現(xiàn),有利于提高抗晶間腐蝕能力。檢驗封頭材料中的碳化鈦呈聚集分布狀,表現(xiàn)為夾雜物,應是在煉鋼時產(chǎn)生的,對材料的抗晶間腐蝕能力不會有明顯影響。

　　過量δ相的影響

　　金相觀察還發(fā)現(xiàn),切取的封頭試樣存在著較多的δ相,其含量高于20%。一般來說,封頭材料0Cr18Ni10Ti 中可以有含量低于10%的δ相,這對焊接工藝是有利的。但切取的試樣中,δ相含量過高,使得封頭已經(jīng)不再是單一的奧氏體(γ相)組織,而形成了雙相組織。由于δ相與γ相的晶體結構不同,δ相的晶體結構為體心立方,γ相的晶體結構為面心立方,而且,X 射線能譜分析結果說明δ相與γ相的基本化學成分存在明顯差異,使二者在加工過程中的封頭塑性變形能力、抗腐蝕能力以及磁性都有明顯差別。事實上,δ相 是造成奧氏體不銹鋼熱脆性的主要原因之一。由于δ相與γ相的塑性變形能力的不協(xié)調(diào),封頭材料在鍛造變形時會在δ相與γ相之間產(chǎn)生附加殘余應力。金相觀察已經(jīng)說明夾渣和碳化鈦多在δ相周圍聚集,使得在封頭塑性變形時,這些夾渣和碳化鈦因應力集中而容易萌生裂紋。很可能正是這種附加殘余應力使得夾渣與碳化鈦容易與基體分離而形成凹坑。因此,過量的δ相對著色檢驗所發(fā)現(xiàn)的缺陷的產(chǎn)生有促進作用。

　　一般認為,δ相的產(chǎn)生與封頭鍛造溫度較高(通常認為高于1200℃)、使材料處于δ相與γ相共同存在的雙相區(qū)有關,而封頭材料偏析造成的成分不均勻?qū)?delta;相的出現(xiàn)有促進作用。