16MnR钢板冷冲压开裂的对策

HEATS

    16Mn低碳合金铁钢因其生产工艺简单，综合力学性能好，生产成本低且品质稳定，是目前国内使用频率较高的钢材之一。
    16Mn钢板在冷冲压成型过程中，在钢板的折弯处经常出现程度不同、位置各异的裂纹，导致工件，报废，而且出现裂纹的批次也无规律可循，有的批次冲压效果良好，而有的却出现纹现象严重，甚至冲压质量也参差不齐。据统计，冷冲压废品率高达20%～25%。
　　1　开裂原因
　　试验用16MnR钢板的主要化学成分：
　　16MnR钢板化学成分 W%
* y% r% ?- U: m: q" q8 p! ]# K% Z- b$ l# t: y8 t6 o8 o- r/ D A D0 y7 x2 A" E& s2 e/ U1 J; K3 ?; ` j- p, C5 s4 F( |& V7 y* g9 b& r+ N/ r! k, E, @; H$ [: `4 i/ x% |+ R9 H+ O) ^) o! ~8 _+ c2 U5 f3 b8 [; {- J9 d/ T# I1 a' J4 H4 f0 B$ q1 L. z2 W5 l2 m, j" `6 x, S* k( W$ O4 Q( S, { G) w5 r$ c$ G5 p" s' w9 ?$ p; q9 t V* n. U$ A9 |" G7 T( h0 w% e; O! u, h; t. @0 f/ K/ I5 e3 a1 k: e9 X% C* P& ?$ e* C6 V1 ~& T# Z1 N0 B: |3 y4 A$ ]8 k0 A" J0 _0 r+ U

国标要求	C	Si	Mn	P	S	Rm/MPa	Re/MPa	A/%
GB/T3273	0.12～0.20	0.20～0.60	1.2～1.6	0.035	0.035	510～610	355	24
实测值	《0.20	0.20～0.55	1.20～1.55	《0.30	《0.020	575	360	25

　　将试样采用等温正火处理
　　加热温度920℃保温30min，缓慢冷却，在600℃等温1h后出炉空冷。
　　通过光学显微镜观察试样的金相组织，从组织中可明显看出，组织由数量较多的先共析铁素体＋片状珠光体两种组织所组成，或铁素体加不规则的岛状混合物组织（用扫描电镜观察，可能是马氏体――奥氏体、碳化物、贝氏体或它们的混合组织）。
　　经过冷冲压对比试验，等温正火处理钢板只要获得的金相组织是铁素体＋珠光体组织，无论钢板有无带状组织、带状组织方向或任意角度冲压弯曲都没有开裂，表明16MnR钢板冷冲压开裂的主要因素与带状组织无直接联系。
　　16MnR钢板冷冲压开裂原因，主要在于金相组织中出现了非平衡组织（粒状贝氏体、块状转变产物等），不是以往人们熟知的铁素体＋珠光体组织。
　　若得到金相组织为铁素体＋珠光体，由于铁素体较软，容易首先发生塑性变形，铁素体的数量较多，形变的部分强化终止，未形变的部分继续发生塑性变形，当它的形变过程进行到一定程度后珠光体也将开始发生形变。在较低温度形成的细片状珠光体的强度和塑性良好，很难发生应力集中和引起脆化现象的发生，能够满足冷冲压工艺的要求，不会产生冲压裂纹。
　　由于钢板的化学成分范围波动很大，因此钢板的冷却过程中局部容易得到不同的金相组织，冷速过快的地方很容易在形成部分铁素体之后，将多余的碳原子排出时是，形成局部贫碳区，在随后的连续冷却时很容易形成贝氏体的非平衡组织（如粒状贝氏体），会显著降低钢的韧性，粒状贝氏体易形成应力集中区，在冷冲压过程中，当应力达到一定程度时，很容易开裂。
　　2　对策
　　以16MnR钢板的实际生产状况不难看出，出现贝氏体型非平衡组织是很难完全避免的，这种组织的获得，与钢板的加热后的堆放方式、冷却方式以及工人的操作等因素密切相关。
　　从生产实际中的试验结果证实，采用等温正火920℃保温30min缓慢冷却，600℃等温1h控制冷却处理工艺，可使16MnR钢板获得塑性和韧性配合良好的铁素体＋珠光体组织，但该工艺耗时较长，不够经济。
　　改用正火920℃保温30min空冷，650℃高温回火2h空冷，可避免贝氏体型非平衡组织的产生，冷冲压性能良好。
　　3　结论
　　16MnR钢板冷冲压开裂的主要原因在于出现了贝氏体型非平衡组织，而铁素体＋珠光体组织是该钢板冷冲压性能良好的主要条件，可通过合理的热处理工艺来改善。