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薄壁小口徑不銹鋼無縫鋼管擴口裂紋原因分析
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-01-10
薄壁小口徑不銹鋼無縫鋼管主要應用于航空、醫療器械及試驗器材等領域，其中，用于航空領域的薄壁小直徑不銹鋼鋼管需要檢測其擴口性能，以Φ6mm×0.6mm的不銹鋼鋼管為例，根據GJB2296A-2005《航空用不銹鋼無縫鋼管規范》，其管口需擴至Φ9.5mm，擴口比（擴口比=擴口后端面外徑/擴口前公稱外徑）為1.58，而壁厚只有0.6mm，所以很容易在擴口時出現裂紋甚至開裂。
在室溫下，拉伸、彎曲和軋制狀態下均產生形變誘發馬氏體，且馬氏體含量隨冷加工變形量的增加而增大。大量的試驗表明：304奧氏體不銹鋼在形變過程中不同程度地出現錯層、形變孿晶、應變誘發馬氏體，并在晶界與退火孿晶附近形成位錯塞積和位錯胞狀組織。這些形變組織結構對加工硬化均有貢獻。
進行固溶處理的主要目的就是為了消除材料的內應力并降低硬度，提高管材的可成形性。而處理后硬度值過高說明軟化效果差，殘余應力沒有充分釋放，因為殘余應力引起的晶格畸變也會使硬度值改變。正是由于殘余應力的存在，導致在擴口時容易在應力集中的地方產生裂紋，從而影響擴口性能。
由于晶界和晶界兩側晶粒的位向差，增加了晶體中位錯滑移的阻力，因此晶界的主要作用是阻礙位錯運動。晶粒越細，晶界越多，阻礙位錯滑移的作用就越大，屈服強度就越高，形成了晶界強化，從而產生加工硬化；因此晶粒越小，在擴口時越容易產生加工硬化。
為尋找薄壁小直徑不銹鋼鋼管擴口裂紋產生的原因，利用光學顯微鏡、拉力試驗機及硬度測試儀對其擴口裂紋及加工過程中的硬度積累環節進行了試驗分析。試驗研究結果表明：
1）熱處理軟化效果不良造成不銹鋼鋼管硬度較高，容易產生擴口裂紋。
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，說明連續拉拔加工會導致鋼管硬度升高。雖然每一道次拉拔之后都有中間熱處理，但并不能使其恢復到原始的硬度狀態，說明中間熱處理不能使殘余應力完全消除，而且隨著拉拔道次的增加，這種狀況在逐漸積累。
3）延伸系數大時鋼管硬度增加得多些，而延伸系數小時其硬度增加得少些；隨著延伸系數的增大，不銹鋼鋼管拉拔加工后硬度升高加快；當延伸系數超過1.20時，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，導致擴口不合格的幾率越大。
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