冷軋工藝對鐵素體不銹鋼成形性能的影響

文赫荔

（安陽鋼鐵集團冷軋責任有限公司，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)，應采用低碳、氮的成分設計，并加入鈮、鈦等穩定化元素以進一步固定游離的碳和氮。目前，國內外不銹鋼企業正在研發該產品。

一、實驗過程

實驗用19Cr2Mo1W鐵素體不銹鋼采用真空感應爐冶煉并澆鑄成50kg圓柱形鋼錠，其化學成分(質量分數，%)為:C0.008，N0.008，Cr19.4，Ti0.14，Nb 0.45，Mo2.03，W1.03，Si0.52，Mn0.32，Ce 0.049，Fe余量.鋼錠在1 200℃鍛造后，得到厚度為40 mm的鍛坯，經重新加熱至1200℃保溫1h后，在二輥可逆熱軋實驗機上熱軋至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熱軋板坯機械除鱗后在1050℃退火5min，在四輥冷軋機上進行壓下率分別為20%，40%，60%和80%的冷軋，對60%和80%壓下率的冷軋板在1050℃下退火1min，檢測其中心層宏觀織構，并測量其成形性能，以研究冷軋壓下率對該鋼織構和成形性能的影響.對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其中心層宏觀織構和成形性能，以獲得冷軋退火工藝對織構、微觀組織和成形性能的影響規律.宏觀織構測量是在Bruker D8 Discover X射線衍射儀上進行，采用Co Kα輻射，測量樣品的{110}，{112}和{200}等3個晶面的不完整極圖，采用級數展開法計算取向分布函數(orientationdistribution function，ODF)，取向分布函數f(g)表達了三維取向空間內不同取向g(φ1，Φ，φ2)上的取向密度.利用掃描電鏡OIM 4000 EBSD系統進行花樣采集，研究不同冷軋退火板的顯微組織及微織構演變.薄板成形性能采用平均塑性應變比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變比(r值)試驗方法》，沿與板軋向呈0°，45°和90°方向制成拉伸試樣，在拉伸試驗機上測得各方向上塑性應變比r0°，r45°和r90°，按r=(r0°+2r45°+r90°)/4計算平均塑性應變比，按照Δr=(r0°+r90°－2r45°)/2計算各向異性度.沿與退火板軋向呈0°的方向截取標準試樣，拉伸到工程應變為15%時停止，然后利用TR300便攜式粗糙度測量儀測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變比r值高.這是因為，60%壓下率的冷軋退火板中γ再結晶織構強點位于{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再結晶織構強度，這歸功于其冷軋過程形成了更強的{223}〈110〉組分，r值越高，成形性能越好，且兩種狀態下薄板的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。

當退火溫度為950℃時，微觀組織嚴重不均勻，存在部分未再結晶的帶狀變形晶粒.當退火溫度為1 000℃時，再結晶程度提高且晶粒略微增大，帶狀晶粒數目明顯減少，中心區域仍存在少量〈001〉//ND取向的帶狀晶粒，這是由于晶體取向為〈001〉//ND的晶粒形變儲能低，不容易發生再結晶。當退火溫度為1 050℃時，再結晶晶粒明顯增大且組織較為均勻，此時平均晶粒尺寸為26.7μm，扁長的晶粒消失。當退火溫度為1 100℃時，再結晶晶粒嚴重粗化，部分晶粒異常粗大，導致組織不均勻，此時平均晶粒尺寸為79.7μm。可見，在溫度為950～1050℃范圍內，隨著退火溫度的升高，冷軋退火組織中再結晶程度不斷增加，平均再結晶晶粒尺寸不斷增大，微觀組織的不均勻性不斷降低。當退火溫度升高到1100℃時，晶粒會發生異常長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調性，造成局部塌陷或隆起，最終導致表面皺折。隨著退火溫度的升高，材料的延伸率不斷增加。這是因為，隨著退火溫度的提高，未變形的帶狀組織明顯減少，再結晶晶粒尺寸逐漸增大。未變形的帶狀晶粒可變形程度小，拉伸過程中容易開裂，造成材料的延伸率降低;而晶粒尺寸越大，晶粒可變形程度越大，故材料的延伸率隨著退火溫度的升高而不斷增加。

總結

通過上述內容進行分析研究之后可以得出，隨著冷軋退火溫度的升高，冷軋退火板中再結晶晶粒尺寸不斷增大，γ再結晶織構不斷增強，冷軋板的r值也逐漸增大.但退火溫度過高則引起再結晶組織和晶粒尺寸嚴重不均勻，降低材料的變形協調能力，導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控制在1050℃左右。