304不銹鋼為實驗材料,對其退火和冷軋后的性能和組織進行檢測和觀察,分析了冷軋變形量和退火工藝對304不銹鋼組織和性能的影響。結果表明:增大冷軋壓下量,退火工藝為1100℃×5 min時獲得較高的r值。

不銹鋼具有優良的品質和特征,因而其應用范圍越來越廣,并且世界范圍內不銹鋼的生產和需求都一直呈持續增長的趨勢。作為通用型耐蝕材料的304不銹鋼板材,經冷軋后可得到高性能的產品,可用于包括食品工業設備、廚房用器皿以及電子行業等多個領域。各個領域的用途不同,對冷軋不銹鋼304的性能要求也不一樣,特別是當不銹鋼帶的厚度較小時,尋求其綜合的冷加工性能極為重要。本文通過分析軋制、退火工藝對其性能和組織的影響,研究生產工藝參數對其組織和性能的影響規律,為現場優化生產、提高性能提供實驗數據。

1實驗材料與方法

1.1實驗材料

實驗材料為某廠生產的304不銹鋼,其化學成分(質量分數,%)為:0.0528C,0.5166Si,0.03P,1.1983Mn,0.0016S,17.016Cr,8.0061Ni,0.1989Cu,0.083Mo,0.0087Sn。

1.2實驗方法

采用SX13-BL程序控制電阻爐進行不同溫度(1060、10801100)保溫不同時間(2、58min)的退火。在Axiovert25蔡司光學顯微鏡上對退火后的試樣進行金相組織觀察,分析現場退火態的組織特征以及厚度為0.60mm的冷軋態經實驗室退火后的組織特征。在Css-88500電子萬能實驗機上進行拉伸實驗,測定其強度和計算n值和r值;并進行硬度測量。

2實驗結果及分析

2.1冷軋工藝對組織和r值的影響

2.0mm的熱軋料,經冷軋后,厚度分別為0.45mm0.38mm,對應的壓下率分別為77.5%80%,退火溫度為1080℃,其組織如圖1所示,拉伸實驗得到的性能如表1所示。

從圖1可看出,隨冷軋壓下量的增大,晶粒有明顯長大的趨勢,常規力學性能無明顯變化。當變形率從77.5%增加到80%時,抗拉強度僅降低了5.3%,而r值卻增加了12.4%。結合退火組織可以看出,增大冷軋壓下率,晶粒明顯長大,這是由于提高了變形儲存能,使得再結晶驅動力變大,促進了晶粒的長大,結果是有利于提高材料的沖壓性能。

10601080℃變化趨勢??;而在1100℃時變化程度較大,退火時間為25min時,屈強比減小,r

2.2退火工藝對組織和性能的影響

2.2.1退火工藝對組織的影響

現場取冷軋后的0.6mm材料,在實驗室經不同溫度(1060、10801100)保溫不同時間(2、58min)的退火后,其組織如圖2~圖4所示??梢钥闯?,在相同退火溫度條件下,隨退火時間延長,其晶粒長大;在相同退火時間(5min)條件下,隨退火溫度的升高,其晶粒逐漸長大。由此可知,退火過程中,升高退火溫度和延長退火時間,晶粒有長大的趨勢,可以獲得較高的r值,對提高沖壓性能是有利的。

2.2.2退火工藝對力學性能和r值的影響

對冷軋后的厚0.6mm的材料退火后進行拉伸試驗,結果見表2,r的變化規律如圖5、圖6所示??煽闯?,隨退火時間的延長,r值有減小的趨勢。在漸增大,可使沖壓性能提高;而退火時間為58min時,屈強比提高,r值逐漸減小,不利于沖壓性能的提高。退火時間為58min時,隨退火溫度的升高r逐漸增大。綜合組織特征和性能變化分析,當溫度為1100℃、時間為5min時,晶粒較粗大且較均勻,r值最大,達到1.39,屈強比最小,為0.36,可提高沖壓性能,滿足材料性能要求。

2.2.3硬度試驗

304不銹鋼硬度測試結果如表3所示??煽闯?,隨退火溫度升高和退火時間的延長,材料的硬度降低。從金相照片分析可知,隨退火溫度升高和退火時間的延長,晶粒粗大,因而硬度降低,而1100℃×5min退火后晶粒較大,并且均勻,因而硬度最小,而r值最大。

3結論

(1)隨冷軋壓下率的增大,晶粒變大,r值增大。所以增加冷軋壓下率可以改善材料的深沖性能。

(2)隨退火溫度的升高和保溫時間的延長,晶粒增大,屈強比減小,且晶粒大小均勻,有助于增強材料的深沖性能。

(3)通過本實驗的分析結果可知,在不損失其他性能的前提下,為獲得較高的r值,生產中較為合適的退火工藝為1100℃×5min。