?不銹鋼異型材料(如異形管、異形棒、復(fù)雜截面型材等)因形狀不規(guī)則、截面尺寸多變,在生產(chǎn)過程中易因受力不均、工藝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生力學(xué)損傷,影響性能和使用壽命。生產(chǎn)時(shí)需重點(diǎn)避免以下幾類力學(xué)損傷:
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一、塑性變形類損傷
這類損傷由過度或不均勻的外力導(dǎo)致材料永久變形,破壞尺寸精度和形狀完整性,常見形式包括:
彎曲 / 扭曲變形:
多發(fā)生于軋制、拉拔或校直工序。若模具間隙不均勻、軋制力分布失衡,或拉拔時(shí)牽引力與材料軸線不共線,會(huì)導(dǎo)致材料沿長度方向彎曲(如異形管側(cè)彎)或截面扭曲(如多邊異形棒角度偏差)。
避免措施:優(yōu)化模具設(shè)計(jì)(確保型腔對(duì)稱、間隙一致),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軋制 / 拉拔力的均勻性,采用多道次漸進(jìn)成型減少單次變形量。
局部凹陷 / 鼓包:
主要出現(xiàn)在沖壓、折彎等成型環(huán)節(jié)。當(dāng)模具棱角過銳、沖壓速度過快,或材料局部壁厚不均時(shí),受力集中區(qū)域會(huì)因過度拉伸產(chǎn)生鼓包,或因擠壓產(chǎn)生凹陷(如異形截面的凹槽部位)。
避免措施:選用圓角過渡的模具,降低單次沖壓變形量,對(duì)壁厚偏差大的坯料提前進(jìn)行修磨。
二、斷裂與開裂類損傷
這類損傷直接破壞材料的整體性,分為宏觀斷裂和微觀裂紋,風(fēng)險(xiǎn)較高:
脆性斷裂:
不銹鋼(尤其是馬氏體、鐵素體類型)在低溫、高速變形或存在焊接應(yīng)力時(shí),易因塑性不足發(fā)生脆性斷裂,斷裂面較平整,無明顯塑性變形痕跡(如異形棒的端部斷裂)。
避免措施:控制成型溫度(如對(duì)鐵素體不銹鋼采用溫軋工藝提升塑性),焊接后進(jìn)行退火消除應(yīng)力,避免在低溫環(huán)境下進(jìn)行劇烈變形工序。
疲勞裂紋:
若材料在軋制、矯直過程中反復(fù)承受交變應(yīng)力(如輥道轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導(dǎo)致的周期性沖擊),表面或內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋,初期為細(xì)微裂紋,隨工序推進(jìn)逐漸擴(kuò)展(如異形管內(nèi)壁的縱向裂紋)。
避免措施:確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性(如輥道同步性),減少成型過程中的沖擊載荷,對(duì)關(guān)鍵工序后的材料進(jìn)行磁粉探傷檢測(cè)。
應(yīng)力腐蝕開裂:
當(dāng)不銹鋼異型材料在成型后殘留較高內(nèi)應(yīng)力,且接觸含氯離子、硫化物的環(huán)境(如冷卻水中的雜質(zhì)),會(huì)引發(fā)應(yīng)力腐蝕,裂紋多沿晶界擴(kuò)展(常見于焊接異形件的熱影響區(qū))。
避免措施:成型后通過固溶處理、時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力,優(yōu)化冷卻水質(zhì)(降低氯離子含量),對(duì)易受腐蝕的部位進(jìn)行表面鈍化處理。
三、表面與邊緣損傷
這類損傷雖未完全破壞材料結(jié)構(gòu),但會(huì)降低表面質(zhì)量和耐腐蝕性,間接縮短使用壽命:
劃痕與擦傷:
生產(chǎn)過程中,材料與模具、輥道或搬運(yùn)設(shè)備的硬性接觸(如表面未潤滑、設(shè)備表面有凸起)會(huì)導(dǎo)致表面劃痕,若劃痕較深,會(huì)成為應(yīng)力集中點(diǎn),加速腐蝕和裂紋擴(kuò)展。
避免措施:在模具和接觸部件表面鍍鉻或噴涂耐磨涂層,成型時(shí)涂抹專用潤滑劑(如不銹鋼軋制油),搬運(yùn)時(shí)使用橡膠墊隔離。
邊緣開裂 / 毛刺:
剪切、切割異形材料時(shí),若刀具鈍損、切割速度過快,邊緣會(huì)出現(xiàn)毛刺或局部開裂(如異形板的不規(guī)則邊緣),毛刺不僅影響外觀,還可能在后續(xù)加工中刮傷其他部位。
避免措施:定期更換鋒利刀具,采用激光切割(熱影響區(qū)?。┨娲鷤鹘y(tǒng)機(jī)械切割,切割后對(duì)邊緣進(jìn)行打磨鈍化。
四、內(nèi)部組織損傷
這類損傷肉眼難以直接觀察,但會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降(如強(qiáng)度、韌性降低):
晶粒粗大或不均勻:
熱軋或鍛造時(shí),若加熱溫度過高、保溫時(shí)間過長,不銹鋼晶粒會(huì)異常長大(出現(xiàn) “過熱” 現(xiàn)象),導(dǎo)致材料塑性和沖擊韌性下降;若溫度分布不均,還會(huì)形成晶粒大小不一的 “混晶” 組織(如異形鍛件的局部區(qū)域)。
避免措施:嚴(yán)格控制加熱溫度(如奧氏體不銹鋼熱軋溫度不超過 1250℃),采用均勻加熱的爐型(如連續(xù)式加熱爐),通過多道次軋制細(xì)化晶粒。
析出相導(dǎo)致的脆化:
某些不銹鋼(如 304、316)在 450-850℃區(qū)間停留時(shí)間過長,會(huì)析出 Cr??C?等碳化物,導(dǎo)致晶界貧鉻,引發(fā) “晶間腐蝕” 和脆性增加,尤其在焊接異形件的熱影響區(qū)易出現(xiàn)。
避免措施:焊接后快速冷卻(如水冷),縮短在敏感溫度區(qū)間的停留時(shí)間,或選用低碳型不銹鋼(如 304L、316L)減少碳化物析出。