冷軋變形量對純鎳板材力學性能和顯微組織的影響

李有華 王紅武

摘 要：文章研究了不同冷軋變形量對純鎳板材力學性能和顯微組織的影響。結果表明：不同冷軋變形量純鎳板材經650℃/1h熱處理后，抗拉強度隨著冷軋變形量的增加變化不明顯，屈服強度隨著冷軋變形量的增加持續增大，冷軋變形量為80%時達到峰值139MPa，縱向比橫向略高；延伸率隨著冷軋變形量的增加變化不明顯，在50.0%左右波動。冷軋變形量對純鎳板材的顯微組織無明顯影響。

關鍵詞：純鎳；冷軋變形量；力學性能；顯微組織

前言

純鎳具有優異的耐蝕性能，良好的機械性能，高的耐熱性及特殊的電、磁和熱膨脹性能。[1]鎳的強度和塑形都很好，在冷、熱狀態下具有良好的壓力加工性能。鎳的化學穩定性高，是重有色金屬中耐蝕性最好的金屬之一。鎳還具有良好的抗氧化性，在空氣中，鎳表面形成NiO薄膜，可阻止進一步氧化。[2]所以，鎳的應用領域涵蓋了從民用產品到航天航空、導彈、潛艇、原子能反應堆等各個行業，是一種不可缺少的重要金屬。[3]

文章采用不同冷軋變形量軋制純鎳板材，經熱處理后，分析研究了不同冷軋變形量對純鎳板材力學性能和顯微組織的影響規律，為純鎳板材壓力加工工藝提供一定的有益參考。

1 實驗

1.1 實驗方案

實驗材料為酸洗表面純鎳板材一張，尺寸規格為5.0×800×1000mm，通過1200mm四輥可逆式軋機分別進行10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%和80%冷軋變形后取樣。

1.2 試樣制備

試樣制備為拉伸試樣每個變形量各取縱橫試樣兩根，金相取橫向樣一個。試樣經同一熱處理制度處理后，分別進行拉伸性能測試（標距選d0=12.5mm）和顯微組織觀察。熱處理制度選擇為650℃/1h，冷卻方式為空冷。

1.3 測試方法

拉伸試樣加工成標準試樣，在CMT5105電子萬能試驗機上測試室溫拉伸性能，實驗結果取其平均值。使用Axiovert200mat光學顯微鏡進行橫向顯微組織觀察。

2 結果與討論

2.1 冷軋變形量對純鎳板材力學性能的影響

圖1為純鎳板材在通過不同冷軋變形量，經650℃/1h熱處理后橫向（T向）和縱向（L向）的室溫力學性能。由圖1可見，抗拉強度隨著冷軋變形量增加變化不明顯，縱向比橫向高約10MPa；屈服強度隨著冷軋變形量的增加持續增大，冷軋變形量為80%時達到峰值139MPa，縱向比橫向略高；延伸率隨著冷軋變形量的增加變化不明顯，在50.0%左右波動。

圖1 純鎳板材不同冷軋變形量熱處理后室溫力學性能

2.2 冷軋變形量對純鎳板材顯微組織的影響

圖2為純鎳板材在通過不同冷軋變形量，經650℃/1h熱處理后橫向（T向）顯微組織。由圖2（a～h）可以看出，冷加工后經完全退火的鎳板顯微組織和大多數面心立方金屬完全再結晶組織一樣，具有多邊形的晶粒，晶界較平直，晶內有大量退火孿晶。退火組織中存在大最孿晶是必然的，并非取樣、制備金相試樣造成的假象。鎳退火顯微組織的另一特點是存在許多未閉合的“斷開”晶界，常誤認為是腐蝕程度不夠，比如晶界顯示的不完整，其實，這是聚集再結晶時晶粒長大的早期階段在一定溫度范圍內形成的“懸掛界面”。[4]從再結晶熱處理后顯微組織可以看出，冷軋變形量對純鎳板材的顯微組織無明顯影響。

（a）10%冷軋變形量 （b）20%冷軋變形量

（c）30%冷軋變形量 （d）40%冷軋變形量

（e）50%冷軋變形量 （f）60%冷軋變形量

（g）70%冷軋變形量 （h）80%冷軋變形量

圖2 純鎳板材不同冷軋變形量熱處理后顯微組織

3 結束語

（1）純鎳板材抗拉強度隨著冷軋變形量的增加呈現輕微波動，屈服強度隨著冷軋變形量的增加持續增大，冷軋變形量為80%時達到峰值139MPa，縱向比橫向略高；延伸率隨著冷軋變形量的增加變化不明顯，在50.0%左右波動。（2）冷加工后經完全退火的鎳顯微組織具有多邊形的晶粒，晶界較平直，晶內有大量退火孿晶，存在許多未閉合的“斷開”晶界，冷軋變形量對純鎳板材的顯微組織無明顯影響。

參考文獻

[1]顧曾迪.有色金屬材料焊接技術實用講座（四）-純鎳的焊接（上）[J].電焊機，1987，4：39.

[2]陳李，等.N6純鎳絲表面裂紋的研究[J].金屬功能材料，2008，6：29-33.

[3]曹異生.國內外鎳工業現狀及前景展望[J].世界有色金屬，2005，10：67-71.

[4]邱君芳.鎳的顯微組織及金相腐蝕特性[J].稀有金屬材料與工程，1992，2.

*通訊作者：李有華（1986-），男，助理工程師。