冷軋工藝對(duì)鐵素體不銹鋼成形性能的影響

文赫荔

（安陽鋼鐵集團(tuán)冷軋責(zé)任有限公司，河南 安陽 455000）

為改善鐵素體不銹鋼薄板的耐蝕性能和成形性能(尤其是深拉伸性能)，應(yīng)采用低碳、氮的成分設(shè)計(jì)，并加入鈮、鈦等穩(wěn)定化元素以進(jìn)一步固定游離的碳和氮。目前，國(guó)內(nèi)外不銹鋼企業(yè)正在研發(fā)該產(chǎn)品。

一、實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)用19Cr2Mo1W鐵素體不銹鋼采用真空感應(yīng)爐冶煉并澆鑄成50kg圓柱形鋼錠，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為:C0.008，N0.008，Cr19.4，Ti0.14，Nb 0.45，Mo2.03，W1.03，Si0.52，Mn0.32，Ce 0.049，F(xiàn)e余量.鋼錠在1 200℃鍛造后，得到厚度為40 mm的鍛坯，經(jīng)重新加熱至1200℃保溫1h后，在二輥可逆熱軋實(shí)驗(yàn)機(jī)上熱軋至5 mm厚板坯，開軋溫度為1150℃，終軋溫度為900℃，軋后空冷備用.將5 mm熱軋板坯機(jī)械除鱗后在1050℃退火5min，在四輥冷軋機(jī)上進(jìn)行壓下率分別為20%，40%，60%和80%的冷軋，對(duì)60%和80%壓下率的冷軋板在1050℃下退火1min，檢測(cè)其中心層宏觀織構(gòu)，并測(cè)量其成形性能，以研究冷軋壓下率對(duì)該鋼織構(gòu)和成形性能的影響.對(duì)80%壓下率的冷軋板在950，1000，1050和1 100℃下分別退火1min，用上述相同的方法檢測(cè)其中心層宏觀織構(gòu)和成形性能，以獲得冷軋退火工藝對(duì)織構(gòu)、微觀組織和成形性能的影響規(guī)律.宏觀織構(gòu)測(cè)量是在Bruker D8 Discover X射線衍射儀上進(jìn)行，采用Co Kα輻射，測(cè)量樣品的{110}，{112}和{200}等3個(gè)晶面的不完整極圖，采用級(jí)數(shù)展開法計(jì)算取向分布函數(shù)(orientationdistribution function，ODF)，取向分布函數(shù)f(g)表達(dá)了三維取向空間內(nèi)不同取向g(φ1，Φ，φ2)上的取向密度.利用掃描電鏡OIM 4000 EBSD系統(tǒng)進(jìn)行花樣采集，研究不同冷軋退火板的顯微組織及微織構(gòu)演變.薄板成形性能采用平均塑性應(yīng)變比r值、各向異性度Δr及平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt來表征.按照GB/T5027—2016《金屬材料薄板和薄帶塑性應(yīng)變比(r值)試驗(yàn)方法》，沿與板軋向呈0°，45°和90°方向制成拉伸試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得各方向上塑性應(yīng)變比r0°，r45°和r90°，按r=(r0°+2r45°+r90°)/4計(jì)算平均塑性應(yīng)變比，按照Δr=(r0°+r90°－2r45°)/2計(jì)算各向異性度.沿與退火板軋向呈0°的方向截取標(biāo)準(zhǔn)試樣，拉伸到工程應(yīng)變?yōu)?5%時(shí)停止，然后利用TR300便攜式粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)量其板面上沿與軋向相垂直的表面Ra及Rt。

二、不同冷軋壓下率及退火對(duì)成形性能影響

80%壓下率冷軋退火板比60%壓下率冷軋退火板的平均塑性應(yīng)變比r值高.這是因?yàn)椋?0%壓下率的冷軋退火板中γ再結(jié)晶織構(gòu)強(qiáng)點(diǎn)位于{111}〈1 21〉附近，取向密度值為f(g)=12.8，與60%壓下率相同工藝退火的冷軋板相比，80%壓下率的退火板具有更高的γ再結(jié)晶織構(gòu)強(qiáng)度，這歸功于其冷軋過程形成了更強(qiáng)的{223}〈110〉組分，r值越高，成形性能越好，且兩種狀態(tài)下薄板的Δr、表面粗糙度Ra和Rt，以及延伸率δ相差較小，故80%壓下率的冷軋退火板具有更好的成形性能。

當(dāng)退火溫度為950℃時(shí)，微觀組織嚴(yán)重不均勻，存在部分未再結(jié)晶的帶狀變形晶粒.當(dāng)退火溫度為1 000℃時(shí)，再結(jié)晶程度提高且晶粒略微增大，帶狀晶粒數(shù)目明顯減少，中心區(qū)域仍存在少量〈001〉//ND取向的帶狀晶粒，這是由于晶體取向?yàn)椤?01〉//ND的晶粒形變儲(chǔ)能低，不容易發(fā)生再結(jié)晶。當(dāng)退火溫度為1 050℃時(shí)，再結(jié)晶晶粒明顯增大且組織較為均勻，此時(shí)平均晶粒尺寸為26.7μm，扁長(zhǎng)的晶粒消失。當(dāng)退火溫度為1 100℃時(shí)，再結(jié)晶晶粒嚴(yán)重粗化，部分晶粒異常粗大，導(dǎo)致組織不均勻，此時(shí)平均晶粒尺寸為79.7μm?？梢?，在溫度為950～1050℃范圍內(nèi)，隨著退火溫度的升高，冷軋退火組織中再結(jié)晶程度不斷增加，平均再結(jié)晶晶粒尺寸不斷增大，微觀組織的不均勻性不斷降低。當(dāng)退火溫度升高到1100℃時(shí)，晶粒會(huì)發(fā)生異常長(zhǎng)大且微觀組織不均勻性增大。

由于在拉伸變形過程中，未再結(jié)晶的帶狀變形晶粒與異常粗大的晶粒變形行為易與相鄰基體不一致，降低了晶粒的變形協(xié)調(diào)性，造成局部塌陷或隆起，最終導(dǎo)致表面皺折。隨著退火溫度的升高，材料的延伸率不斷增加。這是因?yàn)?，隨著退火溫度的提高，未變形的帶狀組織明顯減少，再結(jié)晶晶粒尺寸逐漸增大。未變形的帶狀晶?？勺冃纬潭刃。爝^程中容易開裂，造成材料的延伸率降低;而晶粒尺寸越大，晶?？勺冃纬潭仍酱?，故材料的延伸率隨著退火溫度的升高而不斷增加。

總結(jié)

通過上述內(nèi)容進(jìn)行分析研究之后可以得出，隨著冷軋退火溫度的升高，冷軋退火板中再結(jié)晶晶粒尺寸不斷增大，γ再結(jié)晶織構(gòu)不斷增強(qiáng)，冷軋板的r值也逐漸增大.但退火溫度過高則引起再結(jié)晶組織和晶粒尺寸嚴(yán)重不均勻，降低材料的變形協(xié)調(diào)能力，導(dǎo)致拉伸過程中薄板表面粗糙度的增大和|Δr|值增加，降低材料的成形性能。所以，19Cr2Mo1W鐵素體不銹鋼冷軋板退火溫度應(yīng)控制在1050℃左右。