封頭缺陷生成的原因分析

　　用掃描電鏡對(duì)切取的封頭試樣表面缺陷形貌做直接觀察,結(jié)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(diǎn)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(guān)。金相檢驗(yàn)不僅肯定了缺陷形貌的觀察結(jié)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(jié)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(huì)成為應(yīng)力集中源,在封頭變形過程中應(yīng)力高而萌生裂紋,將剝落的凹坑連接起來。凹坑表現(xiàn)為點(diǎn)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(huì)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(xué)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(yàn)封頭材料中的碳化鈦呈聚集分布狀,表現(xiàn)為夾雜物,應(yīng)是在煉鋼時(shí)產(chǎn)生的,對(duì)材料的抗晶間腐蝕能力不會(huì)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(duì)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(jié)構(gòu)不同,δ相的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方,γ相的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方,而且,X 射線能譜分析結(jié)果說明δ相與γ相的基本化學(xué)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(shí)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(shí)會(huì)在δ相與γ相之間產(chǎn)生附加殘余應(yīng)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(shí),這些夾渣和碳化鈦因應(yīng)力集中而容易萌生裂紋。很可能正是這種附加殘余應(yīng)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(duì)著色檢驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的缺陷的產(chǎn)生有促進(jìn)作用。

　　一般認(rèn)為,δ相的產(chǎn)生與封頭鍛造溫度較高(通常認(rèn)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(guān),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(jìn)作用。