16Mn低碳合金铁钢冲压开裂原因及对策

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%

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。